專利名稱：高性能異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，更具體而言，涉及包括氧化鋅基及氮 化鎵基材料的發(fā)光裝置的功率效率及性能的改進(jìn)，以及與這樣的裝置有關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知發(fā)光二極管(LED)裝置可用來(lái)將電能轉(zhuǎn)換成光能。傳統(tǒng)LED具有層式結(jié) 構(gòu)，包括至少n型半導(dǎo)體層區(qū)、有源半導(dǎo)體層區(qū)、及P型半導(dǎo)體層區(qū)。此結(jié)構(gòu)可藉由多種不 同半導(dǎo)體材料沉積方法制造。氮化鎵基的寬帶隙半導(dǎo)體材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物 (InGaN)、鋁鎵氮化物(AlGaN)、銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)，及氧化鋅基的寬帶隙半導(dǎo)體材料 比如氧化鋅(ZnO)和氧化鈹鋅(BeZnO)已被使用以獲得在紫外線(UV)及可見(jiàn)光譜區(qū)中的 發(fā)光發(fā)射。激光二極管(LD)是一種發(fā)光裝置，其中光譜輸出特征比較特別，包含但不局限于 一個(gè)或多個(gè)窄光譜的發(fā)射線。在傳統(tǒng)發(fā)光裝置中，電荷穿過(guò)有源半導(dǎo)體層區(qū)在電接觸區(qū)之間流動(dòng)。n型導(dǎo)電和p 型導(dǎo)電的電載子均存在于有源層區(qū)中，且由結(jié)合過(guò)程產(chǎn)生光。發(fā)光結(jié)構(gòu)中的電載子響應(yīng)于 產(chǎn)生于兩電極之間的電場(chǎng)且響應(yīng)于施加于該兩電極的電壓差而移動(dòng)。每一電極對(duì)于半導(dǎo)體 層區(qū)形成電接觸。有源層區(qū)由一個(gè)或多個(gè)層組成，且含有n型和p型兩種載子。若有源層區(qū) 中的P型載子的濃度被降低，則裝置的發(fā)光效率會(huì)變差，從而降低裝置的功率效率和性能。 加大有源層區(qū)中的P型載子數(shù)量可提高發(fā)光裝置的功率效率和性能。當(dāng)有源層區(qū)中的P型 載子數(shù)量足以產(chǎn)生P型和n型電載子轉(zhuǎn)換成光的高速率時(shí)，發(fā)光裝置以較高功率效率和性 能工作。發(fā)光裝置以高功率效率和性能工作的能力的增強(qiáng)會(huì)提高其功能且增加其可運(yùn)用的 潛在應(yīng)用的數(shù)量。對(duì)于發(fā)光裝置改善電接觸可提高裝置的效率和性能。存在各種歐姆接觸層結(jié)構(gòu) 及用以形成改良?xì)W姆接觸層的各種材料，以減小對(duì)于發(fā)光裝置中的層上的電極的電接觸電 阻。舉例來(lái)說(shuō)，歐姆接觸層可包括從下列物中選出但不局限于此的一層或多層氧化銦錫，氧化鎵鋅，及氧化銦鋅。還存在各種電極結(jié)構(gòu)及用于形成改良電極的各種材料，以減小對(duì)于發(fā)光裝置中的 層上的電極的電接觸電阻。舉例來(lái)說(shuō)，電極可采用金屬元素或金屬元素的組合、導(dǎo)電層、或 它們的一些組合?？商孢x地，發(fā)光結(jié)構(gòu)也可采用由一種或多種元素或化合物組成的導(dǎo)電層 以加大電極有效面積，藉此改善電接觸?？商孢x地，發(fā)光結(jié)構(gòu)可采用由一種或多種金屬元素 或化合物組成的且提高對(duì)于歐姆接觸層的電接觸的埋入式嵌入薄層。一般而言，在無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料內(nèi)形成p型載子(空穴)比形成n型載子(電子) 困難。由氮化鎵基的寬帶隙半導(dǎo)體材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮 化物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)組成的發(fā)光裝置因?yàn)橛性磳訁^(qū)中p型載子(空 穴)濃度低于n型載子(電子)濃度的事實(shí)而在功率效率和性能方面受限。期望對(duì)于這樣的裝置的整體工作效率提供改善。根據(jù)本發(fā)明獲得期望改善的方法將在下文說(shuō)明。多種用于LED的層式結(jié)構(gòu)見(jiàn)于或揭示于以下美國(guó)專利，這些專利的完整內(nèi)容以引 用的方式并入本文中，就如同在本文中描述一樣US 2003/0209723A1, SakaiUS 2005/0077537A1，Seong 等人US 2005/0082557A1，Seong 等人US 2007/0111354A1，Seong 等人。作為更進(jìn)一步的背景，應(yīng)注意到寬帶隙半導(dǎo)體材料適合用于工作于高溫的裝置。 氧化鋅是一種寬帶隙材料，且其還具有良好的抗輻射特性。氧化鋅寬帶隙半導(dǎo)體薄膜當(dāng)今 有具備足供半導(dǎo)體裝置的制造的特性的n型和P型兩種載子類型可用。此外，寬帶隙半導(dǎo) 體合金材料適合用于高溫的裝置工作。氧化鈹鋅是一種寬帶隙材料，且其也具有良好的抗 輻射特性。氧化鈹鋅寬帶隙半導(dǎo)體薄膜當(dāng)今有具備足供半導(dǎo)體裝置的制造的特性的n型和 P型兩種載子類型可用。此外，授權(quán)給White等人的美國(guó)專利第6，291，085號(hào)揭示一種p型摻雜氧化鋅薄 膜，其中該薄膜可并入包含但不局限于LED和LD的半導(dǎo)體裝置內(nèi)。授權(quán)給White等人的美國(guó)專利第6，342，313號(hào)揭示一種p型摻雜金屬氧化物薄 膜，其具有至少約1015個(gè)受體/cm3的凈受體濃度，其中(1)該薄膜是從由下列族組成的群中選出的元素的氧化化合物第2族(鈹、鎂、 鈣、鍶、鋇和鐳)，第12族(鋅、鎘和汞)，第2和12族，及第12和16族(氧、硫、硒、碲和 釙)元素；且(2)其中p型摻雜劑是從由下列族組成的群中選出的元素第1族(氫、鋰、鈉、鉀、 銣、銫和鈁)，第11族(銅、銀和金)，第5族(釩、鈮和鉭)及第15族(氮、磷、砷、銻和鉍)元素。授權(quán)給White等人的美國(guó)專利第6，410，162號(hào)揭示一種p型摻雜氧化鋅薄膜，其 中P型摻雜劑從第1、11、5、15族元素選出，并且，其中該薄膜并入包括LED和LD的半導(dǎo)體 裝置內(nèi)。此專利還揭示一種P型摻雜氧化鋅薄膜，其中P型摻雜劑從第1、11、5、15族元素 選出，并且，其中該薄膜并入半導(dǎo)體裝置內(nèi)當(dāng)作襯底材料以與該裝置內(nèi)的材料晶格匹配。
授權(quán)給Ryu等人的PCT申請(qǐng)序號(hào)PCT/US06/02534揭示能帶間隙高于氧化鋅的能 帶間隙的(鈹、鋅和氧)合金，以及能帶間隙低于氧化鋅的能帶間隙的(鋅、鎘、硒、硫、氧) 合金。該申請(qǐng)還揭示P型摻雜的(鈹、鋅和氧)合金，即BeZnO合金；及(鋅、鎘、硒和氧) 合金，即ZnCdSeO合金，具有至少約1015個(gè)受體/cm3的凈受體濃度，其中(l)p型摻雜劑是從由下列族組成的群中選出的元素第1族(氫、鋰、鈉、鉀、銣、 銫和鈁)，第11族(銅、銀和金)，第5族(釩、鈮和鉭)及第15族(氮、磷、砷、銻、鉍)元 素；(2)該p型摻雜劑包括砷；且(3)合金層并入包含但不局限于LED和LD的半導(dǎo)體裝置內(nèi)。以上引用文獻(xiàn)中的每個(gè)的完整內(nèi)容以引用的方式并入本文中，且如同全文并入構(gòu) 成本專利申請(qǐng)的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置可提高裝置的功率效率和性能。 能以高效率和高性能工作的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置很適合用在許多商業(yè)和軍事部門，包括但不 限于諸如一般照明、白光源、LED、LD、通訊網(wǎng)路、及傳感器等領(lǐng)域。需要一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，其可由至少兩種寬帶隙半導(dǎo)體材料比如p型氧化鋅 基材料、P型氧化鈹鋅合金材料、n型氮化鎵基材料、n型銦鎵氮化物、及n型鋁鎵氮化物制 造，且具有沉積在P型氮化鎵基覆層上的P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)，用以在裝置工作期間 將空穴載子注入氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi)，藉此在裝置工作期間提高該有源層區(qū)內(nèi)的空穴載子 濃度，以在功能、裝置效率及光功率輸出方面獲得更好性能。該P(yáng)型氧化鋅基空穴注入層的 組合物可經(jīng)選擇以提高該裝置的效率及發(fā)光輸出功率的性能?？稍谠摪l(fā)光裝置中形成其它 層以提高性能。還需要一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，其可由至少兩種寬帶隙半導(dǎo)體材料比如p型氧化 鋅基材料、P型氧化鈹鋅合金材料、n型氮化鎵基材料、n型銦鎵氮化物、及n型鋁鎵氮化物 制造，且具有沉積在P型氮化鎵基覆層上的P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)用以在裝置工作期 間將空穴載子注入氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi)，藉此在裝置工作期間提高該有源層區(qū)內(nèi)的空穴載 子濃度，且此裝置具有沉積在該P(yáng)型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上的歐姆接觸層區(qū)以在功能、 裝置效率及光功率輸出方面獲得更好性能。該P(yáng)型氧化鋅基空穴注入層的組合物可經(jīng)選擇 以提高該裝置的效率及發(fā)光輸出功率的性能。該歐姆接觸層區(qū)可包括從下列物(但不局限 于此)選出的一層或多層氧化銦錫，氧化鎵鋅，及氧化銦鋅?？稍谠摪l(fā)光裝置中形成其它 層以提高性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決這些需求以及其它方面。在一實(shí)施例中，本發(fā)明提出一種層式異質(zhì)結(jié) 構(gòu)，其用于提高發(fā)光裝置的功能和效率，且具有用于高效率和高功率工作的特殊能力。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，其包括氮化鎵基和氧化鋅基半導(dǎo) 體層式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括至少襯底、氮化鎵基n型覆層區(qū)、氮化鎵基有源層區(qū)、氮化鎵基p型 覆層、P型氧化鋅基層區(qū)及歐姆接觸層。電引線形成至n電極和p電極焊盤。所形成的裝 置是發(fā)光裝置。根據(jù)本發(fā)明的層式異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置的一實(shí)施例使用包括多種半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層式區(qū)域。作為發(fā)光裝置的一示例，P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)提供充分緊鄰該裝置的 氮化鎵基有源層區(qū)的P型載子(空穴)源，使得該氮化鎵基有源層區(qū)中的P型(空穴)載 子的濃度在裝置工作期間提高，藉此提高該裝置的效率和功率性能。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，被定位在形成于氮化鎵基有源層區(qū)上的p型氮化鎵基覆 層區(qū)上的P型氧化鋅基半導(dǎo)體層式區(qū)域是可在裝置工作期間注入該氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi) 的空穴載子的來(lái)源，藉此提高該發(fā)光裝置的效率和功率性能。因此，該P(yáng)型氧化鋅基半導(dǎo)體 層區(qū)具有空穴注入源層區(qū)的功能。在一實(shí)施例中，該P(yáng)型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)被形成為介 于約0. lnm至2000nm間的厚度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，氧化銦錫層用作歐姆接觸層，藉此提高裝置的效率和功 率性能。因此，P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)不是歐姆接觸層區(qū)。歐姆接觸層區(qū)被形成為介于 約0. lnm至2000nm間的厚度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該裝置還可包含被形成且定位在p型氧化鋅基空穴注入 層區(qū)與歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，以改善歐姆接觸，該插層的組合物由包含但不限于 下列元素當(dāng)中選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、Li、Be、 Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La。該插層被形成為介于約0. lnm至lOOnm間的厚度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該裝置還可包含被形成且定位在歐姆接觸層區(qū)上的埋入 插層，以改善歐姆接觸，該插層的組合物由包含但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多種 TtM^LS^ :Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、Li、Be、C￡i、Ru、Re、Ti、T￡i、N￡i/S La。 i亥 插層被形成為介于約0. lnm至lOOnm間的厚度。p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的組合物可經(jīng)選擇以提高該裝置的效率及光功率輸出 的性能。在不限制本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的其它實(shí)施例、示例、實(shí)施或方面可采用 或提供下述一項(xiàng)或多項(xiàng)(1)用作p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的鈹、鋅和氧合金(BeZnO合金)。(2)用作p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的鈹、鎂、鋅、和氧合金(BeMgZnO合金)。(3)用作半導(dǎo)體層區(qū)的(II族元素、鋅和氧)合金。(4)用作p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的BeMgZnO合金，其中鎂可用來(lái)提高相鄰層之間 的晶格匹配。(5)用作p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的鋅、鎘、硒、硫和氧合金(ZnCdSeSO合金)。(6)用作p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的鋅、鎘、硒、硫、鈹和氧合金(BeZnCdSeSO合 金)，其中鈹可用來(lái)提高相鄰層之間的晶格匹配。(7)歐姆接觸層區(qū)可覆蓋p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的全部或一部分。(8)各層可外延生長(zhǎng)以提高裝置性能。本發(fā)明的上述及其它實(shí)施例、示例、實(shí)施和方面將在下文結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明，所述 結(jié)構(gòu)的制造方法也于其中說(shuō)明。特別地，本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下結(jié)合示出本發(fā)明的示例性 實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中將更為明了本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征以及根據(jù) 本發(fā)明的發(fā)光裝置可進(jìn)行的操作方式。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的一實(shí)施例的示意圖，包括襯底、緩沖層、n型 氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)、氮化鎵基有源層區(qū)、P型氮化鎵基覆層區(qū)、P型氧化鋅基空穴注入 層區(qū)、氧化銦錫歐姆接觸層區(qū)、P電極、及n電極。圖2是示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖，包括襯底、緩沖層、n型氮化鎵基半導(dǎo) 體覆層區(qū)、氮化鎵基有源層區(qū)、P型氮化鎵基覆層區(qū)、P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)、氧化銦錫 歐姆接觸層區(qū)、反射層區(qū)、保護(hù)帽罩層區(qū)、P電極、及n電極。
具體實(shí)施例方式MM本發(fā)明利用且施行本發(fā)明人的下列認(rèn)識(shí)1)如果能增大在有源層區(qū)中的p型載子(空穴)的濃度，則能提升包括氮化鎵基 無(wú)機(jī)寬帶隙材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮化物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮 化物(InAlGaN)的發(fā)光裝置的整體工作效率。2)此外，使用氧化鋅基半導(dǎo)體材料比如氧化鋅(ZnO)所能獲得的p型載子(空 穴)濃度高于在氮化鎵基半導(dǎo)體材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮化物 (AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)中所能獲得的濃度。3)包括氮化鎵基無(wú)機(jī)寬帶隙材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮 化物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)的發(fā)光裝置的整體工作效率在有源層區(qū)中的p型 載子(空穴)的濃度因緊鄰該氮化鎵基有源層區(qū)定位的至少一P型半導(dǎo)體層區(qū)的形成而被 加大時(shí)會(huì)提升，其中該P(yáng)型半導(dǎo)體層區(qū)可在裝置工作期間向該氮化鎵基有源層區(qū)提供P型 載子(空穴)。4)由氮化鎵基無(wú)機(jī)寬帶隙材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮化 物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)組成的發(fā)光裝置的整體工作效率在有源層區(qū)中的p 型載子(空穴)的濃度因緊鄰該氮化鎵基有源層區(qū)定位的至少一P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū) 的形成而被加大時(shí)會(huì)提升，其中該P(yáng)型氧化鋅半導(dǎo)體層區(qū)可在裝置工作期間向該氮化鎵基 有源層區(qū)提供P型載子(空穴)。5)由氮化鎵基無(wú)機(jī)寬帶隙材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮化 物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)組成的發(fā)光裝置的整體工作效率在有源層區(qū)中的p 型載子(空穴)的濃度因緊鄰該氮化鎵基有源層區(qū)定位的至少一P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū) 的形成而被加大時(shí)會(huì)提升，其中該P(yáng)型氧化鋅基層區(qū)可在裝置工作期間向該氮化鎵基有源 層區(qū)注射P型載子(空穴)。6)由氮化鎵基無(wú)機(jī)寬帶隙材料比如氮化鎵(GaN)、銦鎵氮化物(InGaN)、鋁鎵氮化 物(AlGaN)、及銦鋁鎵氮化物(InAlGaN)組成的發(fā)光裝置的整體工作效率在有源層區(qū)中的p 型載子(空穴)的濃度因緊鄰該氮化鎵基有源層區(qū)定位的至少一P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū) 的形成且此P型氧化鋅基層區(qū)的P型載子(空穴)濃度高于該氮化鎵基有源層區(qū)的P型載 子(空穴)濃度而被加大時(shí)會(huì)提升，其中該P(yáng)型氧化鋅基層區(qū)可在裝置工作期間向該氮化 鎵基有源層區(qū)注射P型載子(空穴)。7)此外，發(fā)光裝置的整體工作效率可藉由提高有源層區(qū)中的p型載子濃度且降低該裝置的電接觸電阻的方式提升。8)半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有層式結(jié)構(gòu)。因此，該結(jié)構(gòu)及該裝置內(nèi)的某些層和層區(qū)的電 學(xué)特性可提升該裝置的整體工作特性、效率、性能及用途。同樣地，用來(lái)形成該裝置內(nèi)的層 和層區(qū)的半導(dǎo)體材料的材料組合物可大幅影響該裝置的整體工作特性、效率、性能及用途。9)發(fā)光裝置的整體工作效率可因在該裝置的有源層區(qū)中提供空穴濃度提高的異 質(zhì)結(jié)構(gòu)的使用而提升。含有由半導(dǎo)體材料組成的P型層區(qū)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置可提升該裝置的 整體工作特性、效率、性能及用途，其中該半導(dǎo)體材料是在裝置工作期間向包括不同半導(dǎo)體 材料的有源層區(qū)供給空穴載子的空穴載子源。10) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由寬帶隙半導(dǎo)體材料組成的p型層區(qū)，該p型層區(qū) 是在裝置工作期間向包括不同寬帶隙半導(dǎo)體材料的有源層區(qū)供給空穴載子的空穴載子源， 該裝置可提升其整體工作特性、效率、性能及用途。11) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由寬帶隙半導(dǎo)體材料組成的p型層區(qū)，該p型層區(qū) 在裝置工作期間將空穴載子注射到包括不同寬帶隙半導(dǎo)體材料的有源層區(qū)內(nèi)，該裝置可提 升其整體工作特性、效率、性能及用途。12) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由第一種材料的寬帶隙半導(dǎo)體組成的p型層區(qū)，該 P型層區(qū)形成在包括第二種材料的寬帶隙半導(dǎo)體的P型覆層區(qū)上，其中該第一種材料的P型 層區(qū)是在裝置工作期間用于第二種材料的有源層區(qū)的空穴載子源，該裝置可提升其整體工 作特性、效率、性能及用途。13) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由第一種組合物型寬帶隙半導(dǎo)體材料組成的p型 層區(qū)，該P(yáng)型層區(qū)形成在包括第二種組合物型寬帶隙半導(dǎo)體材料的P型覆層區(qū)上，其中第一 種組合物型的材料的P型層區(qū)在裝置工作期間將空穴載子注射到第二種組合物型的材料 的有源層區(qū)內(nèi)，該裝置可提升其整體工作特性、效率、性能及用途。14) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由寬帶隙半導(dǎo)體材料組成的p型層區(qū)，該p型層區(qū) 是在裝置工作期間用于包括不同寬帶隙半導(dǎo)體材料的有源層區(qū)的空穴載子源，且此裝置含 有形成在該P(yáng)型空穴注入層區(qū)上的歐姆接觸層，該裝置可提升其整體工作特性、效率、性能 及用途。15)—種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由寬帶隙半導(dǎo)體材料組成的p型層區(qū)，該p型層區(qū)在裝 置工作期間將空穴載子注射到包括不同寬帶隙半導(dǎo)體材料的有源層區(qū)內(nèi)，且此裝置含有形成 在該P(yáng)型空穴注入層區(qū)上的歐姆接觸層，該裝置可提升其整體工作特性、效率、性能及用途。16) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由第一種組合物型材料的寬帶隙半導(dǎo)體組成的p 型層區(qū)，該P(yáng)型層區(qū)形成在包括第二種組合物型材料的寬帶隙半導(dǎo)體的P型覆層區(qū)上，其中 第一種組合物型材料的P型層區(qū)是在裝置工作期間向第二種組合物型材料供給空穴載子 的空穴載子源，且此裝置含有形成在該P(yáng)型空穴源層區(qū)上的歐姆接觸層，該裝置可提升其 整體工作特性、效率、性能及用途17) 一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)裝置，其含有由第一種組合物型材料的寬帶隙半導(dǎo)體組成的p 型層區(qū)，該P(yáng)型層區(qū)形成在包括第二種組合物型材料的寬帶隙半導(dǎo)體的P型覆層區(qū)上，其中 第一種組合物型材料的P型層區(qū)在裝置工作期間將空穴載子注射到第二種組合物型材料 的有源層區(qū)內(nèi)，且此裝置含有形成在該P(yáng)型空穴注入層區(qū)上的歐姆接觸層，該裝置可提升 其整體工作特性、效率、性能及用途。
本發(fā)明的示例件實(shí)施例/實(shí)施現(xiàn)參照?qǐng)D1，其示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的一實(shí)施例的示意圖。具體而言，圖1 是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的層式結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖1所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，緩沖層102長(zhǎng)在襯底101上。氮化鎵基半導(dǎo) 體材料的n型覆層區(qū)103長(zhǎng)在該緩沖層上。氮化鎵基有源層區(qū)104長(zhǎng)在該n型氮化鎵基覆 層區(qū)上。氮化鎵基半導(dǎo)體材料的P型覆層區(qū)105長(zhǎng)在該氮化鎵基有源層區(qū)上。氧化鋅基半 導(dǎo)體材料的P型空穴注入層區(qū)106長(zhǎng)在該p型氮化鎵基覆層區(qū)上。由氧化銦錫層組成的歐 姆接觸層區(qū)107沉積在該p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上。在該歐姆接觸層上形成有p電 極焊盤108。該層式結(jié)構(gòu)經(jīng)蝕刻以在該n型覆層氮化鎵基層區(qū)上形成適合形成n電極焊盤 的區(qū)域，且在此區(qū)域上形成有n電極焊盤109。該裝置還可包含(未示出)被形成并定位 在該P(yáng)型氧化鋅層空穴注入?yún)^(qū)與該歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，其中該埋入插層由包含 但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、 Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La。該p型氧化鋅基半導(dǎo)體層被形成為介于約0. lnm 至2000nm間的厚度。該氧化銦錫層被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。若形成埋 入插層，則其厚度介于約0. lnm至lOOnm之間。該p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的材料組合物可經(jīng)選擇以提升該裝置的效率和光 功率輸出的性能。圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的另一實(shí)施例的示意圖。具體而言，圖2是示出根 據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的層式結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖2所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，緩沖層202長(zhǎng)在單晶襯底201上。氮化鎵基 半導(dǎo)體材料的n型覆層區(qū)203長(zhǎng)在該緩沖層上。氮化鎵基有源層區(qū)204長(zhǎng)在該n型覆層區(qū) 上。氮化鎵基半導(dǎo)體材料的P型覆層區(qū)205長(zhǎng)在該氮化鎵基有源層區(qū)上。氧化鋅基半導(dǎo)體 材料的P型空穴注入層區(qū)206長(zhǎng)在該p型氮化鎵基覆層區(qū)上。由氧化銦錫層組成的歐姆接 觸層區(qū)207沉積在該p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上。利用包含但不限于下列元素當(dāng)中選出 的一種或多種元素在該歐姆接觸層區(qū)上形成反射層區(qū)210 :Ag、Al、Zn、Mg、Ru、Ti、Rh、Cr及 Pt，當(dāng)該裝置用在覆晶發(fā)光裝置設(shè)計(jì)中時(shí)此反射層有助于光的提取。利用來(lái)自包含但不限 于下列物的一種或多種元素或化合物在該反射層區(qū)上形成保護(hù)帽罩層區(qū)211 :Ni、Pt、Pd、 Zn、TiN，此保護(hù)帽罩層區(qū)有助于提高對(duì)于該p電極的電接觸且抑制該反射層區(qū)的氧化作用 以提升裝置壽命。在該保護(hù)帽罩層區(qū)上形成有P電極焊盤208。該層式結(jié)構(gòu)經(jīng)蝕刻以在該 n型覆層區(qū)上形成適合形成n電極焊盤的區(qū)域，且在此區(qū)域上形成有n電極焊盤209。該裝 置還可包含(未示出，但與本專利申請(qǐng)完整內(nèi)容有關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員可輕易理解)被形 成并定位在該P(yáng)型氧化鋅層區(qū)與該歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，其中該埋入插層由包含 但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、 Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La。該p型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)被形成為介于約0. lnm 至2000nm間的厚度。該歐姆接觸層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該反射 層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該保護(hù)帽罩層區(qū)被形成為介于約0. lnm 至2000nm間的厚度。若形成埋入插層，則其厚度介于約0. lnm至lOOnm之間。該p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的材料組合物可經(jīng)選擇以提升該裝置的效率和光 功率輸出的性能。
舉例來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)各層、施用電引線及形成電觸點(diǎn)的技術(shù)可包含本領(lǐng)域已知的技術(shù)， 或是在本專利申請(qǐng)中列出姓名的發(fā)明人中一人或多人的專利申請(qǐng)(包括上面列出的專利 申請(qǐng))中描述的技術(shù)；且這樣的其它申請(qǐng)以引用的方式并入本文中。額外的發(fā)光裝置示例本發(fā)明有許多其它可行實(shí)施例、示例和變型，且均在如下文提出的權(quán)利要求所限 定的本發(fā)明精神和范圍以內(nèi)。更進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的另一發(fā)光實(shí)施例中，使用類似 圖1所示的層式結(jié)構(gòu)，氧化鈹鋅半導(dǎo)體合金區(qū)的P型空穴注入層區(qū)長(zhǎng)在該P(yáng)型氮化鎵基覆 層區(qū)上。由氧化銦錫層組成的歐姆接觸層區(qū)沉積在該P(yáng)型氧化鈹鋅空穴注入層區(qū)上。在該 歐姆接觸層區(qū)上形成有P電極焊盤。該層式結(jié)構(gòu)經(jīng)蝕刻以在該n型覆層區(qū)上形成適合形成 n電極焊盤的區(qū)域，且在此區(qū)域上形成有n電極焊盤。該裝置還可包含(未示出)被形成 并定位在該P(yáng)型氧化鈹鋅層區(qū)與該歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，其中該埋入插層由包含 但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、 Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La。所形成裝置是發(fā)光二極管。該p型氧化鈹鋅半導(dǎo) 體層被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該氧化銦錫層被形成為介于約0. lnm至 2000nm間的厚度。該反射層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該保護(hù)帽罩層 區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。若形成埋入插層，則其厚度介于約0. lnm至 lOOnm之間。更進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的一發(fā)光實(shí)施例中，使用類似圖2所示的層式結(jié)構(gòu)， 氧化鈹鋅半導(dǎo)體合金的P型空穴注入層區(qū)長(zhǎng)在該P(yáng)型氮化鎵基覆層區(qū)上。由氧化銦錫層組 成的歐姆接觸層區(qū)沉積在P型鋅氧化物型空穴注入層區(qū)上。利用包含但不限于下列元素當(dāng) 中選出的一種或多種元素在該歐姆接觸層區(qū)上形成反射層區(qū)Ag、Al、Zn、Mg、Ru、Ti、Rh、Cr 及Pt，當(dāng)該裝置用在覆晶發(fā)光裝置設(shè)計(jì)中時(shí)此反射層有助于光的提取。利用來(lái)自包含但不 限于下列物的一種或多種元素或化合物在該反射層區(qū)上形成保護(hù)帽罩層區(qū)Ni、Pt、Pd、Zn、 TiN，此保護(hù)帽罩層有助于提高對(duì)于p電極的電接觸且抑制該反射層區(qū)的氧化作用以提升 裝置壽命。在該保護(hù)帽罩層區(qū)上形成有P電極焊盤。該層式結(jié)構(gòu)經(jīng)蝕刻以在該n型覆層區(qū) 上形成適合形成n電極焊盤的區(qū)域，且在此區(qū)域上形成有n電極焊盤。該P(yáng)型氧化鈹鋅半 導(dǎo)體層被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該氧化銦錫層被形成為介于約0. lnm 至2000nm間的厚度。該反射層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。該保護(hù)帽罩 層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm間的厚度。若形成埋入插層，則其厚度介于約0. lnm 至lOOnm之間。該裝置還可包含(未示出)被形成并定位在該p型氧化鋅基層區(qū)與該歐姆 接觸層區(qū)之間的埋入插層，其中該埋入插層由包含但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多 禾中會(huì)且@ :Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh> Li、Be、Ca> Ru> Re、Ti>Ta> Na R La。 所形成裝置是發(fā)光二極管。該裝置還可包含(未示出)形成在該歐姆接觸層區(qū)上的插層， 其中該埋入插層由包含但不限于下列元素當(dāng)中選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、 Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na 及 La。所形成裝置是發(fā)光二極管。舉本發(fā)明的其它示例來(lái)說(shuō)，利用層式結(jié)構(gòu)制造本發(fā)明的發(fā)光實(shí)施例，其運(yùn)用緊鄰 氮化鎵基裝置的氮化鎵基有源層區(qū)形成的P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)，藉此空穴從該P(yáng)型氧 化鋅基層區(qū)注射到該氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi)。所形成裝置是發(fā)光二極管。該P(yáng)型氧化鋅基空 穴注入層區(qū)的組合物可經(jīng)選擇以提升該裝置的效率和光功率輸出的性能。
舉其它示例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的其它發(fā)光實(shí)施例中使用層式結(jié)構(gòu)，其運(yùn)用緊鄰氮化 鎵基裝置的氮化鎵基有源層區(qū)形成的P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)，藉此空穴從該P(yáng)型氧化鋅 基層區(qū)注射到該氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi)，其中層式區(qū)域的一或多者由單一層組成。所形成裝 置是發(fā)光二極管。舉其它示例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的其它發(fā)光實(shí)施例中使用層式結(jié)構(gòu)，其運(yùn)用緊鄰氮化 鎵基裝置的氮化鎵基有源層區(qū)形成的P型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)，藉此空穴從該P(yáng)型氧化鋅 基層區(qū)注射到該氮化鎵基有源層區(qū)內(nèi)，其中該裝置還可包含被形成并定位在該P(yáng)型氧化鋅 基層區(qū)與該歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，其中該埋入插層由包含但不限于下列元素當(dāng)中 選出的一種或多種元素組成Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、kg、Sc、Co、Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、 Ti、Ta、Na及La。所形成裝置是發(fā)光二極管。本發(fā)明的另外示例、實(shí)施例及實(shí)施l)p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)可由包含但不限于下列材料當(dāng)中選出的一層 或多層材料組成BeZnO、MgZnO、BeMgO及BeMgZnO合金材料。2)p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)可由包含但不限于下列材料當(dāng)中選出的一層 或多層材料組成ZnCdSeO、ZnCdSO、ZnCdSSeO、ZnSSeO、ZnSO 及 ZnSeO 合金材料。3)p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)可由包含但不限于下列材料當(dāng)中選出的一層 或多層材料組成BeZn0、MgZnO、BeMgO、及 BeMgZnO、ZnCdSeO、ZnCdSO、ZnCdSSeO、ZnSSeO、 ZnSO及ZnSeO合金材料，且結(jié)合用以提高對(duì)于一個(gè)或多個(gè)其它層的晶格匹配的一種或多種 元素比如Mg或Be。4)該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層的摻雜劑是從第1、11、5 及15族元素中選出的至少一種元素。5)該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)的摻雜劑選自由砷、 磷、銻及氮組成的群；或者在本發(fā)明的一特定方面，該P(yáng)型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)的摻雜劑可 為只有砷。6)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層的摻雜劑是從 第1、11、5及15族元素中選出的至少一種元素；或是從由砷、磷、銻及氮組成的群中選出的 一種或多種元素；或者在一示例中只有砷。7)該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鈹鋅合金半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)的摻雜劑是從第 1、11、5及15族元素中選出的至少一種元素。8)該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鈹鋅合金半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)的摻雜劑是從由 砷、磷、銻及氮組成的群中選出；或者在本發(fā)明的一特定方面，P型氧化鋅半導(dǎo)體層區(qū)的摻 雜劑可為只有砷。9)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鈹鋅合金空穴注入層區(qū)的摻雜劑是從 第1、11、5及15族元素中選出的至少一種元素；或是從由砷、磷、銻及氮組成的群中選出的 至少一種元素；或特別地只有砷。10)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使P型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)的摻雜劑 可在生長(zhǎng)過(guò)程中摻入。11)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)的摻雜劑 可藉由選自包括但不限于混合射束沉積、熱熔解、元素熔解、等離子體熔解、擴(kuò)散、熱擴(kuò)散、濺鍍和/或離子植入的工藝方法摻入。12)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使歐姆接觸層區(qū)可藉由選自包括但不限于混合 射束沉積、熱熔解、元素熔解、等離子體熔解、擴(kuò)散、熱擴(kuò)散、濺鍍和/或離子植入的工藝方 法形成。13)可替選地，p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的組合物可經(jīng)選擇以提升該裝置的效 率和光功率輸出的性能。14)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使歐姆接觸層區(qū)為一層或多層且從包含但不 限于下列材料當(dāng)中選出氧化銦錫、氧化鎵鋅及氧化銦鋅。歐姆接觸層區(qū)被形成為介于約 0. lnm至2000nm間的厚度。15)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使p型氧化鋅基半導(dǎo)體空穴注入層區(qū)可藉由選 自包括但不限于混合射束沉積、熱熔解、元素熔解、等離子體熔解、擴(kuò)散、熱擴(kuò)散、濺鍍和/ 或離子植入的工藝方法形成。16)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備致使歐姆接觸層區(qū)可藉由選自包括但不限于混合 射束沉積、熱熔解、元素熔解、等離子體熔解、擴(kuò)散、熱擴(kuò)散、濺鍍和/或離子植入的工藝方 法形成。17)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備其中p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是從包含但不 限于下列材料當(dāng)中選出的氧化物材料由第II族元素構(gòu)成的氧化物、ZnO、BeZnO、MgZnO、 BeMgZnO、ZnCdSeO、ZnCdSO、ZnCdSSeO、ZnSSeO、ZnSO 及 ZnSeO。p 型氧化鋅基層區(qū)被形成為 介于約0. lnm至2000nm的厚度。18)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備其中p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是從包含但不限 于下列材料當(dāng)中選出的氧化物材料由第II族元素構(gòu)成的氧化物、ZnO、MgZnO、ZnCdSeO、 ZnCdSO、ZnCdSSeO、ZnSSeO、ZnSO及ZnSeO，且經(jīng)添加Be以提高層間晶格匹配。p型氧化鋅 基層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm的厚度。19)可替選地，該結(jié)構(gòu)可經(jīng)制備其中p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是從包含但不限 于下列材料當(dāng)中選出的氧化物材料由第II族元素構(gòu)成的氧化物、ZnO及BeZnO，且經(jīng)添加 Mg以提高層間晶格匹配。p型氧化鋅基層區(qū)被形成為介于約0. lnm至2000nm的厚度。通過(guò)以下附加示例更進(jìn)一步示出和理解本發(fā)明及其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的進(jìn)一步示例和說(shuō)明以下說(shuō)明提供本發(fā)明的各實(shí)施例和示例及其特性的進(jìn)一步說(shuō)明。如前所述，本發(fā) 明涉及一種層式異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，用以提高發(fā)光裝置的性能，特別是其高效率和高功率 性能。盡管接下來(lái)將參照LED發(fā)光裝置說(shuō)明特定實(shí)施例，但應(yīng)理解到本發(fā)明可就其它類 型的發(fā)光裝置實(shí)施，比如激光二極管(LD)及在本文其它部分列出的其它裝置和配置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將具備層式結(jié)構(gòu)的晶圓放入混合射束沉積反應(yīng)器內(nèi)并加 熱至大約650°C，該層式結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底、緩沖層、n型氮化鎵基覆層區(qū)、氮化鎵基有源 層區(qū)及P型氮化鎵基覆層區(qū)。使壓力降到大約1 X 10_5托且用RF氧等離子體清潔該p型 氮化鎵基覆層30分鐘。然后使溫度降到550°C，然后在該p型氮化鎵基覆層區(qū)上沉積以砷 (As)p型摻雜的氧化鋅半導(dǎo)體材料層達(dá)約0.3微米的厚度。然后使溫度降到室溫。藉由濺 鍍方法在該P(yáng)型氧化鋅半導(dǎo)體層上沉積包括氧化銦錫的層達(dá)約lOOOnm的厚度。
適用于沉積氧化鋅層、特別是以砷摻雜的p型氧化鋅層以及其它材料(舉例 來(lái)說(shuō)可包含氧化鈹鋅)的一種或多種示例性工藝的更詳細(xì)說(shuō)明舉例來(lái)說(shuō)參見(jiàn)美國(guó)專利 第 6，475，825 號(hào)(White 等人)和 6，610，141 號(hào)(White 等人)，及 PCT 專利申請(qǐng) PCT/ US03/27143 (Ryu 等人)、PCT/US05/043821 (Ryu 等人)和 PCT/US06/011619 (Ryu 等人)，以 上各專利以引用的方式并入本文中且構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，如同其完整內(nèi)容在這里提出一 樣。帶有所沉積的各層的該晶圓被圖案化和蝕刻，且在n型氮化鎵基層區(qū)上及氧化銦 錫層上形成電極焊盤。利用Cr和Au金屬形成對(duì)于n型氮化鎵基層區(qū)的歐姆觸點(diǎn)。利用Cr 和Au金屬形成對(duì)于氧化銦錫歐姆接觸層的歐姆觸點(diǎn)。向電極施加電壓差并測(cè)量該裝置的電流-電壓(I-V)特性。測(cè)量在正向偏置條件 下來(lái)自該裝置的光發(fā)射以獲得該發(fā)光裝置的功率和效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)輕易理解到在其它變型當(dāng)中，可造出具備與上述實(shí)施例所用的 層式結(jié)構(gòu)不同的層式結(jié)構(gòu)的裝置。該P(yáng)型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的組合物可經(jīng)選擇以提高 該裝置的效率及發(fā)光功率輸出的性能。碰根據(jù)本發(fā)明具有所公開(kāi)的層式結(jié)構(gòu)的發(fā)光結(jié)構(gòu)可用來(lái)提高性能，特別是其效率和 輸出功率。根據(jù)本發(fā)明具有P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)和歐姆接觸層區(qū)的發(fā)光裝置會(huì)在光 子學(xué)領(lǐng)域中的高效率和高功率裝置應(yīng)用中有許多用途。這樣的用途可包含但不限于諸如高 效率白光源、LED、LD等應(yīng)用，以及用在一般型和專業(yè)型照明、顯示器、和光譜研究中的傳感
o本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解到也可根據(jù)本說(shuō)明書(shū)揭示的內(nèi)容加上額外的期望特征 (比如用在覆晶發(fā)光設(shè)計(jì)中的反射層區(qū)和帽罩層區(qū))來(lái)制造本發(fā)明的發(fā)光裝置。以上示例為說(shuō)明性的闡述而非限制性的。相似地，文中所用術(shù)語(yǔ)和措辭是說(shuō)明性 的而非限制性的，且這樣的術(shù)語(yǔ)和措辭的使用并不希望排除所示和所描述的特征或其部分 的等效內(nèi)容?？蛇M(jìn)行多種增添、減少及修改且在本發(fā)明的精神和范圍以內(nèi)。此外，本說(shuō)明書(shū) 所述的本發(fā)明任一實(shí)施例或本發(fā)明范圍內(nèi)的其它實(shí)施例的任一個(gè)或多個(gè)特征可與本發(fā)明 任何其它實(shí)施例的任一個(gè)或多個(gè)其它特征結(jié)合，而不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，包括襯底，n型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)，氮化鎵基有源層區(qū)，p型氮化鎵基覆層區(qū)，p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)，以及歐姆接觸層區(qū)。
2.一種具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，包括 襯底，η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)， 氮化鎵基有源層區(qū)， P型氮化鎵基覆層區(qū)， P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)， 歐姆接觸層區(qū)，以及 保護(hù)帽罩層區(qū)。
3.一種具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，包括 襯底，η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)， 氮化鎵基有源層區(qū)， P型氮化鎵基覆層區(qū)， P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)， 歐姆接觸層區(qū)， 反射層區(qū)，以及 保護(hù)帽罩層區(qū)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括位于所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū) 與所述歐姆接觸層區(qū)之間的埋入插層，并且，其中該埋入插層包括選自包含Ni、Au、Pt、Pd、 Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na 及 La 的列表的至少一種元素。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括位于所述歐姆接觸層區(qū)與所述保護(hù)帽罩層區(qū)之間 的埋入插層，并且，其中該埋入插層包括選自包含Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、 Li、Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La的列表的至少一種元素。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括位于所述歐姆接觸層區(qū)與所述反射層區(qū)之間的埋 入插層，并且，其中該埋入插層包括選自包含Ni、Au、Pt、Pd、Mg、Cu、Zn、Ag、Sc、Co、Rh、Li、 Be、Ca、Ru、Re、Ti、Ta、Na及La的列表的至少一種元素。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層 區(qū)是選自包括含第II族元素的氧化物，ZnO, BeZnO, MgZnO, BeMgZnO, ZnCdSeO, ZnCdSO, ZnCdSSeO, ZnSSeO, ZnSO及ZnSeO的列表的氧化物材料。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是 選自包括含第 II 族元素的氧化物，ZnO, MgZnO, ZnCdSeO, ZnCdSO, ZnCdSSeO, ZnSSeO, ZnSO 及ZnSeO的列表的氧化物材料，且添加有Be以提高層間晶格匹配。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是 選自包括含第II族元素的氧化物，ZnO及BeZnO的列表的氧化物材料，且添加有Mg以提高 層間晶格匹配。
10.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是P型 氧化鋅材料。
11.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)是P型 氧化鈹鋅合金材料。
12.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述歐姆接觸層區(qū)包括氧化銦錫。
13.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述歐姆接觸層區(qū)包括氧化鎵鋅。
14.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述歐姆接觸層區(qū)包括氧化銦鋅。
15.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)為至少單層。
16.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的 摻雜劑包括選自第I(IA)族元素，第Il(IB)族元素，第5(VB)族元素及第15(VA)族元素的 至少一種元素。
17.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的 摻雜劑包括選自氮、砷、磷、銻及鉍的至少一種元素。
18.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基空穴注入層區(qū)的 摻雜劑包括砷。
19.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述裝置包含形成在所述襯底上 且位于所述襯底與所述η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)之間的緩沖層。
20.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其中所述ρ型氧化鋅基半導(dǎo)體層區(qū)形成 為具有介于約0. Inm至約2000nm之間的厚度且所述歐姆接觸層區(qū)形成為具有介于約0. Inm 至約2000nm之間的厚度。
21.一種制造如權(quán)利要求1所述的具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置的方法，該方法 包括形成η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)，在所述η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)上形成氮化鎵基有源層區(qū)， 在所述氮化鎵基有源層區(qū)上形成P型氮化鎵基覆層區(qū)， 在所述P型氮化鎵基覆層區(qū)上形成P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)，以及 在所述P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上形成歐姆接觸層區(qū)。
22.一種制造如權(quán)利要求2所述的具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置的方法，該方法 包括形成η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)，在所述η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)上形成氮化鎵基有源層區(qū)， 在所述氮化鎵基有源層區(qū)上形成P型氮化鎵基覆層區(qū)， 在所述P型氮化鎵基覆層區(qū)上形成P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)， 在所述P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上形成歐姆接觸層區(qū)，以及 在所述歐姆接觸層區(qū)上形成保護(hù)帽罩層。
23.一種制造如權(quán)利要求3所述的具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置的方法，該方法 包括形成η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)，在所述η型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)上形成氮化鎵基有源層區(qū)， 在所述氮化鎵基有源層區(qū)上形成P型氮化鎵基覆層區(qū)， 在所述P型氮化鎵基覆層區(qū)上形成P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)， 在所述P型氧化鋅基空穴注入層區(qū)上形成歐姆接觸層， 在所述歐姆接觸層區(qū)上形成反射層，以及 在所述反射層區(qū)上形成保護(hù)帽罩層。
24.一種制造如權(quán)利要求4-20中任一項(xiàng)所述的具有層式結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置的 方法。
全文摘要
一種層式異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光裝置，至少包括襯底、n型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)、p型氮化鎵基半導(dǎo)體覆層區(qū)、p型氧化鋅基空穴注入層區(qū)及歐姆接觸層區(qū)?？商孢x地，該裝置還可包括帽罩層區(qū)，或者還可包括反射層區(qū)和保護(hù)帽罩層區(qū)。該裝置還可包括一個(gè)或多個(gè)鄰近于歐姆接觸層區(qū)的埋入插層。歐姆接觸層區(qū)可由諸如氧化銦錫、氧化鎵錫或氧化銦錫材料組成。n電極焊盤形成為與n型氮化鎵基覆層區(qū)電接觸。p型焊盤形成為與p型區(qū)電接觸。
文檔編號(hào)H01L29/06GK101960603SQ200980108142
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者亨利·懷特, 李泰碩, 柳元仁 申請(qǐng)人:莫克斯特尼克公司