高反射性オーム電極を有する半導体発光デバイス
半導体発光デバイスは、伝導性基板上に多層半導体構造を含む。多層半導体構造は、伝導性基板上方に位置する第１のドープ半導体層、第１のドープ半導体層上方に位置する第２のドープ半導体層、および／または第１と第２のドープ半導体層との間に位置するＭＱＷ活性層を含む。また、デバイスは、Ａｇ、ならびにＮｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＰｔのうちの少なくとも１つと、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つと、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかを含む、第１のドープ半導体層と伝導性基板との間の反射性オーム接触金属層を含む。さらに、デバイスは、反射性オーム接触金属層と伝導性基板との間の接合層、伝導性基板に連結される第１の電極、および第２のドープ半導体層に連結される第２の電極を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、半導体発光デバイスの設計に関する。より具体的には、本発明は、高反射性オーム電極を有する新規な半導体発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
固体状態照明は、照明技術に波及効果をもたらすことが期待される。高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）は、表示デバイスのための光源としての役割から、従来の照明の電球に替わるものとしてまで、ますます多くの用途に出現しつつある。典型的には、コスト、効率性、および輝度の３つが、ＬＥＤの実用化を決定するための最も重要な評価指標である。
【０００３】
ＬＥＤは、正ドープ層（ｐ型ドープ層）と負ドープ層（ｎ型ドープ層）との間に「挟入」される、活性領域から光を産生する。ＬＥＤが順方向にバイアスされると、ｐ型ドープ層からの正孔と、ｎ型ドープ層からの電子とを含む、キャリアは、活性領域内で再結合する。直接バンドギャップ材料では、本再結合プロセスは、光子、すなわち、光の形態でエネルギーを放出し、その波長は、活性領域内の材料のエネルギーバンドギャップに対応する。
【０００４】
基板の選択および半導体積層の設計に応じて、ＬＥＤは、２つの構成、すなわち、横電極（電極は、基板の同一側に位置付けられる）構成および垂直電極（電極は、基板の両側に位置付けられる）構成を使用して、形成可能である。図１Ａおよび１Ｂは、両構成を例証しており、図１Ａは、典型的横電極ＬＥＤの断面を示し、図１Ｂは、典型的垂直電極ＬＥＤの断面を示す。図１Ａおよび１Ｂに示されるＬＥＤは両方とも、基板層１０２、ｎ型ドープ層１０４、任意の多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１０６、ｐ型ドープ層１０８、ｐ型ドープ層に連結されるｐ横電極１１０、およびｎ型ドープ層に連結されるｎ横電極１１２を含む。
【０００５】
垂直電極構成は、デバイスのパッケージ化を容易にする。加えて、電極がデバイスの両側に設置されるため、デバイスは、静電放電に対してより耐性を有する。したがって、垂直電極ＬＥＤは、横電極ＬＥＤと比較して、より安定性が高い。これは、得に、高出力短波長ＬＥＤに当てはまる。
【０００６】
高出力高輝度ＬＥＤから効果的に光を抽出するために、フリップチップパッケージ化技術が採用される場合が多く、ｐ横電極は、高反射性表面として使用され、デバイスの反対側に光を反射する。光反射体の存在は、ＬＥＤの光抽出の効率性を向上させる。図２は、反射体としてのｐ電極を伴う、フリップチップパッケージ化垂直ＬＥＤの例示的構造を例証する。上から下へと、図２は、ｎ横電極２０２、ｎ型ドープ層２０４、活性層２０６、ｐ型ドープ層２０８、および反射体としても作用する、ｐ横電極２１０を示す。破線矢印は、電流の方向を示し、上方に指向する短い矢印は、光伝搬の方向を示す。放出される光が誘導され、特定の方向に伝搬するレーザデバイスと異なり、ＬＥＤ内で放出される光は、全方向性に伝搬することに留意されたい。故に、デバイスの裏面の反射体は、光抽出の効率性を向上させる際に不可欠である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明の一実施形態は、伝導性基板上に多層半導体構造を含む、半導体発光デバイスを含む。多層半導体構造は、伝導性基板上方に位置する第１のドープ半導体層、第１のドープ半導体層上方に位置する第２のドープ半導体層、および／または第１と第２のドープ半導体層との間に位置する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む。また、デバイスは、第１のドープ半導体層と伝導性基板との間に位置する反射性オーム接触金属層を含む。反射性オーム接触金属層は、Ａｇと、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＰｔのうちの少なくとも１つの材料と、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と、を含む。さらに、デバイスは、反射性オーム接触金属層と伝導性基板との間に位置する接合層と、伝導性基板に連結される第１の電極と、第２のドープ半導体層上の第２の電極と、を含む。
【０００８】
本実施形態に関する変形例では、第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である。
【０００９】
本実施形態に関するさらなる変形例では、ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む。
【００１０】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触金属層は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇ合金と、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎ合金の金属組成のうちの１つを含む。
【００１１】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触層は、１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、０．００１〜５％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、０〜５％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と、を含む。
【００１２】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触層は、９７重量％のＡｇと、１．５重量％のＰｔと、１．５重量％のＺｎと、を含む。
【００１３】
本実施形態に関する変形例では、活性層は、ＩｎＧａＮと、ＩｎＧａＡｌＮと、ＩｎＧａＡｌＰと、ＩｎＧａＡｌＡｓのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００１４】
本実施形態に関する変形例では、伝導性基板は、Ｓｉと、ＧａＡｓと、ＧａＰと、Ｃｕと、Ｃｒのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは、例示的横電極ＬＥＤの断面を例証する。図１Ｂは、例示的垂直電極ＬＥＤの断面を例証する。
【図２】図２は、反射体としてｐ横電極を使用する、例示的垂直電極ＬＥＤの断面を例証する。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態による、予めパターン化された溝およびメサを伴う、基板の一部を例証する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態による、予めパターン化された基板の断面を例証する。
【図４】図４は、一実施形態による、高反射性オーム電極を伴う発光デバイスを加工するプロセスを例証する、略図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
以下の説明は、当業者が本発明を作製および使用可能なように提示され、特定の用途およびその要件を背景として提供される。開示される実施形態への種々の修正は、当業者には容易に明白となり、本明細書に定義される一般的原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用されてもよい。したがって、本発明は、示される実施形態に制限されず、請求項に一致するその最大の範囲が認められる。
【００１７】
（概観）
ＬＥＤ加工技術における近年の開発は、短波長ＬＥＤのための材料として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、およびＧａＮを含む、ＧａＮを基材とするＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の使用を可能にする。これらのＧａＮを基材とするＬＥＤは、ＬＥＤ発光スペクトルを緑色、青色、および紫外領域に拡張するだけではなく、また、高発光効率性を達成可能である。電流密集の課題を回避し、光抽出の効率性を向上させるために、ｐ横オーム電極のための接触層として、高反射性材料を選択することが必要である。
【００１８】
緑色から紫色の範囲のスペクトルの光に対して高反射性を提供可能な銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料は、わずか数種類しか存在しない。しかしながら、ＡｇまたはＡｌが、ｐ−ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮ、ｐ−ＩｎＧａＮ、およびｐ−ＩｎＧａＡｌＮ等のｐ型ドープＧａＮを基材とする化合物半導体と良好なオーム接触を形成することは、非常に困難である。一方、上述のｐドープＧａＮ半導体と低抵抗オーム接触を形成可能な白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、およびニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）合金等の金属材料は、所望のスペクトル範囲において、光を強力に吸収する。金属接触が厚い程、光吸収が強力となることに留意されたい。したがって、オーム電極の厚さを縮小、光吸収を減少させることが望ましくなる。それでもなお、金属の薄層によって誘発される吸収は、光抽出の効率性を大幅に低下させ得る。加えて、吸収された光エネルギーは、熱に変換される場合が多く、ＬＥＤ温度を上昇させ得る。順に、温度上昇は、より強力な光吸収および漏洩電流の増加へとつながり、ＬＥＤ寿命を短縮させ、最悪の場合、ＬＥＤを焼損させる場合がある。ＬＥＤが高バイアス下で作動する場合、電極によって生成される熱は、ＬＥＤ寿命を短縮させる主要要因の１つであることが分かっている。
【００１９】
近年、研究者らは、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）材料を使用して、ｐ側オーム接触を形成する方法を採用している。しかしながら、ＴＣＯ材料の比較的に高接触抵抗および低熱伝導性が、ＬＥＤ内の蓄熱につながり、また、ＬＥＤ漏洩電流を増加させ得るため、ＴＣＯ材料は、高出力ＬＥＤには好適ではない場合がある。
【００２０】
現在、高反射性ｐ電極は、典型的には、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ合金、ＡｇメッキＴＣＯ、およびニッケル／銀／ルテニウム（Ｎｉ／Ａｇ／Ｒｕ）合金を基材とする。これらの材料はすべて、ある課題と関連する。Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ電極の接触抵抗は、比較的に低いが、金層は、放出される光を強力に吸収する。例えば、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ電極は、４６０ｎｍ領域内の波長の約２０〜３０％の光を吸収し得る。そのような高光吸収率は、ＬＥＤの光抽出の効率性を大幅に低減する。Ｎｉ／Ａｕ層の厚さを縮小することによって、光吸収を減少させることを所望する場合、弱体化した接着力とともに、非理想的オーム接触の課題に直面するであろう。一方、ＡｇメッキＴＣＯ電極は、より高い光抽出の効率性を実証するが、その低熱伝導性は、蓄熱につながり、したがって、高バイアス電流下では、ＬＥＤを不安定にする。さらに、Ｎｉの薄層のみ、半導体とＡｇ反射体との間に存在するため、Ｎｉ／Ａｇ／Ｒｕ電極は、より低い光吸収を呈するが、Ｎｉは、ｐドープＧａＮ材料との良好なオーム接触を形成するためには好適ではない。加えて、そのアニーリングプロセスは、Ａｇ層の反射性を減少させる場合が多い。Ａｇ単独では、青色光に対して高反射性を実証するが、ｐドープＧａＮ材料との良好なオーム接触を形成することは困難である。加えて、Ａｇオーム接触の接触特性、安定性、および接着性は、Ｐｔ、Ｐｄ、またはＮｉ／Ａｕで形成されるオーム接触のものよりも劣る。
【００２１】
上述のように、低光吸収、低接触抵抗、高安定性、および強接着性を含む、あらゆる要求条件を同時に満たし、高輝度高出力ＬＥＤのための確実、高反射性、かつ低抵抗オーム電極を形成することは困難である。
【００２２】
本発明の実施形態は、高反射性オーム電極を伴う、ＬＥＤデバイスを提供する。デバイスは、伝導性基板、多層半導体構造、反射性オーム接触金属層、多層構造を伝導性基板と接合する接合層、第１の電極、および第２の電極を含む。反射性オーム接触金属層は、Ａｇと、ＭｇおよびＺｎを含む、１つまたは２つの他の金属材料と、を含む。
【００２３】
（基板の調製）
大面積成長基板（Ｓｉウエハ等）上に亀裂のないＧａＮを基材とするＩＩＩ−Ｖ化合物多層構造を成長させるために、溝およびメサによって、基板を予めパターン化する成長方法が導入される。溝およびメサによって、基板を予めパターン化することによって、基板表面と多層構造との間の格子定数および熱膨張係数の不整合によって生じる、多層構造内の応力を効果的に放出可能である。
【００２４】
図３Ａは、一実施形態による、フォトリソグラフィおよびプラズマエッチング技術を使用して予めエッチングされたパターンを伴う、基板の一部の上面図を例証する。四角形のメサ３００および溝３０２は、エッチングの結果である。図３Ｂは、一実施形態による、図３Ａの水平線ＡＡ'に沿って予めパターン化された基板の断面を示すことによって、メサおよび溝の構造をより明確に例証する。図３Ｂに見られるように、交差溝３０４の側壁は、メサ３０６、ならびに部分的メサ３０８および３１０等の隔離されたメサ構造の側壁を効果的に形成する。各メサは、それぞれの半導体デバイスの成長のための独立した表面積を画定する。
【００２５】
異なるリソグラフィおよびエッチング技術を適用し、半導体基板上に溝およびメサを形成可能であることに留意されたい。また、図３Ａに示されるような四角形のメサ３００を形成する以外に、溝３０２のパターンを変更することによって、代替幾何学形状を形成可能であることに留意されたい。これらの代替幾何学形状のいくつかは、三角形、矩形、平行四辺形、六角形、円形、または他の不規則形状を含むことが可能であるが、それらに限定されない。
【００２６】
（高反射性オーム電極を伴う発光デバイスの加工）
図４は、一実施形態による、高反射性オーム電極を伴う発光デバイスを加工するプロセスを例証する略図を提示する。操作Ａでは、溝およびメサによって予めパターン化された成長基板が調製された後、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むことが可能であるが、それに限定されない、種々の成長技術を使用して、ＩｎＧａＮ多層構造が形成される。ＬＥＤ構造は、Ｓｉウエハであり得る基板層４０２、ＳｉドープＧａＮ層であり得るｎ型ドープ半導体層４０４、多周期ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ＭＱＷであり得る活性層４０６、およびＭｇドープＧａＮを基材とし得るｐ型ドープ半導体層４０８を含むことが可能である。ｐ型層とｎ型層との間の成長配列は、逆転可能であることに留意されたい。
【００２７】
操作Ｂでは、接触補助金属層４１０が、ｐドープ半導体層の上部に形成される。接触補助金属層４１０を形成するために使用可能な金属材料は、白金（Ｐｔ）および／またはＮｉを含む。また、接触補助金属層４１０は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことが可能である。接触補助金属層４１０は、例えば、電子ビーム（ｅビーム）蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して、堆積され得る。また、他の堆積技術も可能である。接触補助金属層４１０の厚さは、少なくとも１０オングストロームである。一実施形態では、接触補助金属層４１０の厚さは、約５００オングストロームである。
【００２８】
操作Ｃでは、接触補助金属層４１０が、最初に、熱アニーリング手順を受け、次いで、例えば、機械研磨技術または化学エッチング技術を使用して除去される。熱アニーリング手順は、ｐ型層内のｐ型イオンを活性化する。熱アニーリング手順のための雰囲気は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、空気、真空、および不活性ガスのうちの１つを含んでもよい。熱アニーリングの温度は、２００℃〜１０００℃であり得る。一実施形態では、熱アニーリング温度は、約５５０℃である。熱アニーリングのために使用される総時間は、１０秒〜２４時間であってもよい。一実施形態では、熱アニーリングは、約５分間継続される。接触補助金属層４１０の堆積、アニーリング、および除去プロセスは、選択される金属とｐ型層４０８との間に形成されるオーム接触のオーム接触特性、接着性、ならびに安定性を向上させる。
【００２９】
操作Ｄでは、反射性オーム接触金属層４１２が、ｐ型ドープ層４０８の上部に形成される。反射性オーム接触金属層４１２を形成するために使用される金属材料は、Ａｇと、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＰｔのうちの少なくとも１つの材料と、Ｚｎ、Ｍｇ、カドミウム（Ｃｄ）、およびベリリウム（Ｂｅ）のうちの少なくとも１つと、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちのいくつかの材料と、を含む。より優れた性能のために、反射性オーム接触層は、１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒのうちの少なくとも１つの材料と、０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、およびＢｅのうちの少なくとも１つと、０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と、を含有する、Ａｇ合金であり得る。接触補助金属層４１０と同様に、反射性オーム接触金属層４１２は、電子ビーム（ｅビーム）蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して堆積され得る。また、他の堆積技術も可能である。
【００３０】
反射性オーム接触金属層４１２のための金属材料／組成のあらゆる利用可能な選択肢のうち、一実施形態は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇの金属組成を選択し、別の実施形態は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎの金属組成を選択する。上述のように、Ａｇは、緑色および青色光に対して良好な反射体である。加えて、Ｐｔは、比較的高仕事関数を有する。ｐ型ドープ半導体材料の場合、高伝導性領域を形成するために、半導体材料と同等以上の電極の仕事関数を有することが理想的である。したがって、Ｐｔは、ｐドープ半導体層と低抵抗オーム接触を形成するために望ましい材料である。加えて、銀合金中のＰｔの存在は、ｐ型層４０８内へのＡｇイオンの拡散を効果的に減少させる。さらに、ＭｇおよびＺｎは両方とも、ＧａＮ等のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物に対するｐ型ドーパントであるため、オーム接触を形成する場合、これらの２つの金属は、半導体表面上またはその近傍のｐ型ドーピング濃度を上昇させるためのアクセプタ源として作用可能である。加えて、銀合金中のＭｇおよび／またはＺｎの存在は、Ａｇ合金の熱安定性を効果的に増加させることが可能である。したがって、これらの２つの金属組成（Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇ、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎ）の選択肢は、良好な熱安定性および強接着性とともに、低抵抗オーム接触をもたらし得る。加えて、また、本オーム接触は、短波長ＬＥＤによって必要とされる青色光に対して高反射性である。一実施形態では、反射性オーム接触金属層４１２は、９７重量％のＡｇと、１．５重量％のＰｔと、１．５重量％のＺｎと、を含む。
【００３１】
任意に、反射性オーム接触金属層４１２の形成後、熱アニーリング手順を行なう。熱アニーリングが行なわれる場合、アニーリング温度は、２００℃〜１０００℃であり得る。一実施形態では、アニーリング温度は、約５５０℃である。アニーリング時間のために使用される総時間は、５秒〜１２０分であり得る。一実施形態では、熱アニーリングは、約２分間継続される。アニーリング雰囲気は、Ｎ２、Ｏ２、空気、真空、および不活性ガスのうちの１つであり得る。
【００３２】
操作Ｅでは、接合層４１４が、反射性オーム接触金属層４１２の上部に形成される。接合層４１４を形成するために使用される材料として、金を含んでもよい。
【００３３】
操作Ｆでは、多層構造４１６が、逆さまに反転され、支持構造４１８と接合する。一実施形態では、支持構造４１８は、伝導性基板層４２０と、接合層４２２と、を含む。接合層４２２は、Ａｕを含んでもよい。伝導性基板層４２０は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｃｕ、およびＣｒのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００３４】
操作Ｇでは、成長基板４０２が、例えば、機械研磨技術、または化学エッチング技術によって除去される。成長基板４０２の除去によって、ｎ型層４０４を露出させる。
【００３５】
操作Ｈでは、電極４２４（ｎ横電極）が、ｎ型層４０４の上部に形成される。一実施形態では、ｎ横電極４２４は、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ合金、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、および／またはＴｉ／Ａｌ合金を含む。Ｎ横電極４２４は、例えば、ｅビーム蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して形成可能である。また、他の堆積技術も可能である。
【００３６】
操作Ｉでは、別のオーム接触４２６が、伝導性基板４２０の裏面に形成される。オーム接触４２６の材料組成および形成プロセスは、ｎ横電極４２４のものと類似し得る。オーム接触４２６、伝導性基板４２０、接合層４１４、および反射性オーム接触金属層４１２はともに、高反射性ｐ横電極を形成することに留意されたい。
【００３７】
本発明の実施形態の上述の説明は、例証および説明目的のためだけに提示されたものである。排他的または本発明を開示される形態に制限することを意図するものではない。故に、多くの修正例および変形例が、当業者には明白であろう。加えて、上述の開示は、本発明を制限することを意図するものではない。本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される。
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、半導体発光デバイスの設計に関する。より具体的には、本発明は、高反射性オーム電極を有する新規な半導体発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
固体状態照明は、照明技術に波及効果をもたらすことが期待される。高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）は、表示デバイスのための光源としての役割から、従来の照明の電球に替わるものとしてまで、ますます多くの用途に出現しつつある。典型的には、コスト、効率性、および輝度の３つが、ＬＥＤの実用化を決定するための最も重要な評価指標である。
【０００３】
ＬＥＤは、正ドープ層（ｐ型ドープ層）と負ドープ層（ｎ型ドープ層）との間に「挟入」される、活性領域から光を産生する。ＬＥＤが順方向にバイアスされると、ｐ型ドープ層からの正孔と、ｎ型ドープ層からの電子とを含む、キャリアは、活性領域内で再結合する。直接バンドギャップ材料では、本再結合プロセスは、光子、すなわち、光の形態でエネルギーを放出し、その波長は、活性領域内の材料のエネルギーバンドギャップに対応する。
【０００４】
基板の選択および半導体積層の設計に応じて、ＬＥＤは、２つの構成、すなわち、横電極（電極は、基板の同一側に位置付けられる）構成および垂直電極（電極は、基板の両側に位置付けられる）構成を使用して、形成可能である。図１Ａおよび１Ｂは、両構成を例証しており、図１Ａは、典型的横電極ＬＥＤの断面を示し、図１Ｂは、典型的垂直電極ＬＥＤの断面を示す。図１Ａおよび１Ｂに示されるＬＥＤは両方とも、基板層１０２、ｎ型ドープ層１０４、任意の多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１０６、ｐ型ドープ層１０８、ｐ型ドープ層に連結されるｐ横電極１１０、およびｎ型ドープ層に連結されるｎ横電極１１２を含む。
【０００５】
垂直電極構成は、デバイスのパッケージ化を容易にする。加えて、電極がデバイスの両側に設置されるため、デバイスは、静電放電に対してより耐性を有する。したがって、垂直電極ＬＥＤは、横電極ＬＥＤと比較して、より安定性が高い。これは、得に、高出力短波長ＬＥＤに当てはまる。
【０００６】
高出力高輝度ＬＥＤから効果的に光を抽出するために、フリップチップパッケージ化技術が採用される場合が多く、ｐ横電極は、高反射性表面として使用され、デバイスの反対側に光を反射する。光反射体の存在は、ＬＥＤの光抽出の効率性を向上させる。図２は、反射体としてのｐ電極を伴う、フリップチップパッケージ化垂直ＬＥＤの例示的構造を例証する。上から下へと、図２は、ｎ横電極２０２、ｎ型ドープ層２０４、活性層２０６、ｐ型ドープ層２０８、および反射体としても作用する、ｐ横電極２１０を示す。破線矢印は、電流の方向を示し、上方に指向する短い矢印は、光伝搬の方向を示す。放出される光が誘導され、特定の方向に伝搬するレーザデバイスと異なり、ＬＥＤ内で放出される光は、全方向性に伝搬することに留意されたい。故に、デバイスの裏面の反射体は、光抽出の効率性を向上させる際に不可欠である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明の一実施形態は、伝導性基板上に多層半導体構造を含む、半導体発光デバイスを含む。多層半導体構造は、伝導性基板上方に位置する第１のドープ半導体層、第１のドープ半導体層上方に位置する第２のドープ半導体層、および／または第１と第２のドープ半導体層との間に位置する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む。また、デバイスは、第１のドープ半導体層と伝導性基板との間に位置する反射性オーム接触金属層を含む。反射性オーム接触金属層は、Ａｇと、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＰｔのうちの少なくとも１つの材料と、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と、を含む。さらに、デバイスは、反射性オーム接触金属層と伝導性基板との間に位置する接合層と、伝導性基板に連結される第１の電極と、第２のドープ半導体層上の第２の電極と、を含む。
【０００８】
本実施形態に関する変形例では、第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である。
【０００９】
本実施形態に関するさらなる変形例では、ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む。
【００１０】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触金属層は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇ合金と、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎ合金の金属組成のうちの１つを含む。
【００１１】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触層は、１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、０．００１〜５％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、０〜５％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と、を含む。
【００１２】
本実施形態に関する変形例では、反射性オーム接触層は、９７重量％のＡｇと、１．５重量％のＰｔと、１．５重量％のＺｎと、を含む。
【００１３】
本実施形態に関する変形例では、活性層は、ＩｎＧａＮと、ＩｎＧａＡｌＮと、ＩｎＧａＡｌＰと、ＩｎＧａＡｌＡｓのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００１４】
本実施形態に関する変形例では、伝導性基板は、Ｓｉと、ＧａＡｓと、ＧａＰと、Ｃｕと、Ｃｒのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは、例示的横電極ＬＥＤの断面を例証する。図１Ｂは、例示的垂直電極ＬＥＤの断面を例証する。
【図２】図２は、反射体としてｐ横電極を使用する、例示的垂直電極ＬＥＤの断面を例証する。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態による、予めパターン化された溝およびメサを伴う、基板の一部を例証する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態による、予めパターン化された基板の断面を例証する。
【図４】図４は、一実施形態による、高反射性オーム電極を伴う発光デバイスを加工するプロセスを例証する、略図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
以下の説明は、当業者が本発明を作製および使用可能なように提示され、特定の用途およびその要件を背景として提供される。開示される実施形態への種々の修正は、当業者には容易に明白となり、本明細書に定義される一般的原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用されてもよい。したがって、本発明は、示される実施形態に制限されず、請求項に一致するその最大の範囲が認められる。
【００１７】
（概観）
ＬＥＤ加工技術における近年の開発は、短波長ＬＥＤのための材料として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、およびＧａＮを含む、ＧａＮを基材とするＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の使用を可能にする。これらのＧａＮを基材とするＬＥＤは、ＬＥＤ発光スペクトルを緑色、青色、および紫外領域に拡張するだけではなく、また、高発光効率性を達成可能である。電流密集の課題を回避し、光抽出の効率性を向上させるために、ｐ横オーム電極のための接触層として、高反射性材料を選択することが必要である。
【００１８】
緑色から紫色の範囲のスペクトルの光に対して高反射性を提供可能な銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料は、わずか数種類しか存在しない。しかしながら、ＡｇまたはＡｌが、ｐ−ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮ、ｐ−ＩｎＧａＮ、およびｐ−ＩｎＧａＡｌＮ等のｐ型ドープＧａＮを基材とする化合物半導体と良好なオーム接触を形成することは、非常に困難である。一方、上述のｐドープＧａＮ半導体と低抵抗オーム接触を形成可能な白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、およびニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）合金等の金属材料は、所望のスペクトル範囲において、光を強力に吸収する。金属接触が厚い程、光吸収が強力となることに留意されたい。したがって、オーム電極の厚さを縮小、光吸収を減少させることが望ましくなる。それでもなお、金属の薄層によって誘発される吸収は、光抽出の効率性を大幅に低下させ得る。加えて、吸収された光エネルギーは、熱に変換される場合が多く、ＬＥＤ温度を上昇させ得る。順に、温度上昇は、より強力な光吸収および漏洩電流の増加へとつながり、ＬＥＤ寿命を短縮させ、最悪の場合、ＬＥＤを焼損させる場合がある。ＬＥＤが高バイアス下で作動する場合、電極によって生成される熱は、ＬＥＤ寿命を短縮させる主要要因の１つであることが分かっている。
【００１９】
近年、研究者らは、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）材料を使用して、ｐ側オーム接触を形成する方法を採用している。しかしながら、ＴＣＯ材料の比較的に高接触抵抗および低熱伝導性が、ＬＥＤ内の蓄熱につながり、また、ＬＥＤ漏洩電流を増加させ得るため、ＴＣＯ材料は、高出力ＬＥＤには好適ではない場合がある。
【００２０】
現在、高反射性ｐ電極は、典型的には、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ合金、ＡｇメッキＴＣＯ、およびニッケル／銀／ルテニウム（Ｎｉ／Ａｇ／Ｒｕ）合金を基材とする。これらの材料はすべて、ある課題と関連する。Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ電極の接触抵抗は、比較的に低いが、金層は、放出される光を強力に吸収する。例えば、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ電極は、４６０ｎｍ領域内の波長の約２０〜３０％の光を吸収し得る。そのような高光吸収率は、ＬＥＤの光抽出の効率性を大幅に低減する。Ｎｉ／Ａｕ層の厚さを縮小することによって、光吸収を減少させることを所望する場合、弱体化した接着力とともに、非理想的オーム接触の課題に直面するであろう。一方、ＡｇメッキＴＣＯ電極は、より高い光抽出の効率性を実証するが、その低熱伝導性は、蓄熱につながり、したがって、高バイアス電流下では、ＬＥＤを不安定にする。さらに、Ｎｉの薄層のみ、半導体とＡｇ反射体との間に存在するため、Ｎｉ／Ａｇ／Ｒｕ電極は、より低い光吸収を呈するが、Ｎｉは、ｐドープＧａＮ材料との良好なオーム接触を形成するためには好適ではない。加えて、そのアニーリングプロセスは、Ａｇ層の反射性を減少させる場合が多い。Ａｇ単独では、青色光に対して高反射性を実証するが、ｐドープＧａＮ材料との良好なオーム接触を形成することは困難である。加えて、Ａｇオーム接触の接触特性、安定性、および接着性は、Ｐｔ、Ｐｄ、またはＮｉ／Ａｕで形成されるオーム接触のものよりも劣る。
【００２１】
上述のように、低光吸収、低接触抵抗、高安定性、および強接着性を含む、あらゆる要求条件を同時に満たし、高輝度高出力ＬＥＤのための確実、高反射性、かつ低抵抗オーム電極を形成することは困難である。
【００２２】
本発明の実施形態は、高反射性オーム電極を伴う、ＬＥＤデバイスを提供する。デバイスは、伝導性基板、多層半導体構造、反射性オーム接触金属層、多層構造を伝導性基板と接合する接合層、第１の電極、および第２の電極を含む。反射性オーム接触金属層は、Ａｇと、ＭｇおよびＺｎを含む、１つまたは２つの他の金属材料と、を含む。
【００２３】
（基板の調製）
大面積成長基板（Ｓｉウエハ等）上に亀裂のないＧａＮを基材とするＩＩＩ−Ｖ化合物多層構造を成長させるために、溝およびメサによって、基板を予めパターン化する成長方法が導入される。溝およびメサによって、基板を予めパターン化することによって、基板表面と多層構造との間の格子定数および熱膨張係数の不整合によって生じる、多層構造内の応力を効果的に放出可能である。
【００２４】
図３Ａは、一実施形態による、フォトリソグラフィおよびプラズマエッチング技術を使用して予めエッチングされたパターンを伴う、基板の一部の上面図を例証する。四角形のメサ３００および溝３０２は、エッチングの結果である。図３Ｂは、一実施形態による、図３Ａの水平線ＡＡ'に沿って予めパターン化された基板の断面を示すことによって、メサおよび溝の構造をより明確に例証する。図３Ｂに見られるように、交差溝３０４の側壁は、メサ３０６、ならびに部分的メサ３０８および３１０等の隔離されたメサ構造の側壁を効果的に形成する。各メサは、それぞれの半導体デバイスの成長のための独立した表面積を画定する。
【００２５】
異なるリソグラフィおよびエッチング技術を適用し、半導体基板上に溝およびメサを形成可能であることに留意されたい。また、図３Ａに示されるような四角形のメサ３００を形成する以外に、溝３０２のパターンを変更することによって、代替幾何学形状を形成可能であることに留意されたい。これらの代替幾何学形状のいくつかは、三角形、矩形、平行四辺形、六角形、円形、または他の不規則形状を含むことが可能であるが、それらに限定されない。
【００２６】
（高反射性オーム電極を伴う発光デバイスの加工）
図４は、一実施形態による、高反射性オーム電極を伴う発光デバイスを加工するプロセスを例証する略図を提示する。操作Ａでは、溝およびメサによって予めパターン化された成長基板が調製された後、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むことが可能であるが、それに限定されない、種々の成長技術を使用して、ＩｎＧａＮ多層構造が形成される。ＬＥＤ構造は、Ｓｉウエハであり得る基板層４０２、ＳｉドープＧａＮ層であり得るｎ型ドープ半導体層４０４、多周期ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ＭＱＷであり得る活性層４０６、およびＭｇドープＧａＮを基材とし得るｐ型ドープ半導体層４０８を含むことが可能である。ｐ型層とｎ型層との間の成長配列は、逆転可能であることに留意されたい。
【００２７】
操作Ｂでは、接触補助金属層４１０が、ｐドープ半導体層の上部に形成される。接触補助金属層４１０を形成するために使用可能な金属材料は、白金（Ｐｔ）および／またはＮｉを含む。また、接触補助金属層４１０は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことが可能である。接触補助金属層４１０は、例えば、電子ビーム（ｅビーム）蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して、堆積され得る。また、他の堆積技術も可能である。接触補助金属層４１０の厚さは、少なくとも１０オングストロームである。一実施形態では、接触補助金属層４１０の厚さは、約５００オングストロームである。
【００２８】
操作Ｃでは、接触補助金属層４１０が、最初に、熱アニーリング手順を受け、次いで、例えば、機械研磨技術または化学エッチング技術を使用して除去される。熱アニーリング手順は、ｐ型層内のｐ型イオンを活性化する。熱アニーリング手順のための雰囲気は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、空気、真空、および不活性ガスのうちの１つを含んでもよい。熱アニーリングの温度は、２００℃〜１０００℃であり得る。一実施形態では、熱アニーリング温度は、約５５０℃である。熱アニーリングのために使用される総時間は、１０秒〜２４時間であってもよい。一実施形態では、熱アニーリングは、約５分間継続される。接触補助金属層４１０の堆積、アニーリング、および除去プロセスは、選択される金属とｐ型層４０８との間に形成されるオーム接触のオーム接触特性、接着性、ならびに安定性を向上させる。
【００２９】
操作Ｄでは、反射性オーム接触金属層４１２が、ｐ型ドープ層４０８の上部に形成される。反射性オーム接触金属層４１２を形成するために使用される金属材料は、Ａｇと、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＰｔのうちの少なくとも１つの材料と、Ｚｎ、Ｍｇ、カドミウム（Ｃｄ）、およびベリリウム（Ｂｅ）のうちの少なくとも１つと、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちのいくつかの材料と、を含む。より優れた性能のために、反射性オーム接触層は、１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｉｒのうちの少なくとも１つの材料と、０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、およびＢｅのうちの少なくとも１つと、０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と、を含有する、Ａｇ合金であり得る。接触補助金属層４１０と同様に、反射性オーム接触金属層４１２は、電子ビーム（ｅビーム）蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して堆積され得る。また、他の堆積技術も可能である。
【００３０】
反射性オーム接触金属層４１２のための金属材料／組成のあらゆる利用可能な選択肢のうち、一実施形態は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇの金属組成を選択し、別の実施形態は、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎの金属組成を選択する。上述のように、Ａｇは、緑色および青色光に対して良好な反射体である。加えて、Ｐｔは、比較的高仕事関数を有する。ｐ型ドープ半導体材料の場合、高伝導性領域を形成するために、半導体材料と同等以上の電極の仕事関数を有することが理想的である。したがって、Ｐｔは、ｐドープ半導体層と低抵抗オーム接触を形成するために望ましい材料である。加えて、銀合金中のＰｔの存在は、ｐ型層４０８内へのＡｇイオンの拡散を効果的に減少させる。さらに、ＭｇおよびＺｎは両方とも、ＧａＮ等のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物に対するｐ型ドーパントであるため、オーム接触を形成する場合、これらの２つの金属は、半導体表面上またはその近傍のｐ型ドーピング濃度を上昇させるためのアクセプタ源として作用可能である。加えて、銀合金中のＭｇおよび／またはＺｎの存在は、Ａｇ合金の熱安定性を効果的に増加させることが可能である。したがって、これらの２つの金属組成（Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇ、Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎ）の選択肢は、良好な熱安定性および強接着性とともに、低抵抗オーム接触をもたらし得る。加えて、また、本オーム接触は、短波長ＬＥＤによって必要とされる青色光に対して高反射性である。一実施形態では、反射性オーム接触金属層４１２は、９７重量％のＡｇと、１．５重量％のＰｔと、１．５重量％のＺｎと、を含む。
【００３１】
任意に、反射性オーム接触金属層４１２の形成後、熱アニーリング手順を行なう。熱アニーリングが行なわれる場合、アニーリング温度は、２００℃〜１０００℃であり得る。一実施形態では、アニーリング温度は、約５５０℃である。アニーリング時間のために使用される総時間は、５秒〜１２０分であり得る。一実施形態では、熱アニーリングは、約２分間継続される。アニーリング雰囲気は、Ｎ２、Ｏ２、空気、真空、および不活性ガスのうちの１つであり得る。
【００３２】
操作Ｅでは、接合層４１４が、反射性オーム接触金属層４１２の上部に形成される。接合層４１４を形成するために使用される材料として、金を含んでもよい。
【００３３】
操作Ｆでは、多層構造４１６が、逆さまに反転され、支持構造４１８と接合する。一実施形態では、支持構造４１８は、伝導性基板層４２０と、接合層４２２と、を含む。接合層４２２は、Ａｕを含んでもよい。伝導性基板層４２０は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｃｕ、およびＣｒのうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００３４】
操作Ｇでは、成長基板４０２が、例えば、機械研磨技術、または化学エッチング技術によって除去される。成長基板４０２の除去によって、ｎ型層４０４を露出させる。
【００３５】
操作Ｈでは、電極４２４（ｎ横電極）が、ｎ型層４０４の上部に形成される。一実施形態では、ｎ横電極４２４は、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ合金、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、および／またはＴｉ／Ａｌ合金を含む。Ｎ横電極４２４は、例えば、ｅビーム蒸着等の堆積技術、またはスパッタリング技術を使用して形成可能である。また、他の堆積技術も可能である。
【００３６】
操作Ｉでは、別のオーム接触４２６が、伝導性基板４２０の裏面に形成される。オーム接触４２６の材料組成および形成プロセスは、ｎ横電極４２４のものと類似し得る。オーム接触４２６、伝導性基板４２０、接合層４１４、および反射性オーム接触金属層４１２はともに、高反射性ｐ横電極を形成することに留意されたい。
【００３７】
本発明の実施形態の上述の説明は、例証および説明目的のためだけに提示されたものである。排他的または本発明を開示される形態に制限することを意図するものではない。故に、多くの修正例および変形例が、当業者には明白であろう。加えて、上述の開示は、本発明を制限することを意図するものではない。本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性基板上の多層半導体構造であって、該多層半導体構造は、該伝導性基板の上方に位置する第１のドープ半導体層、該第１のドープ半導体層の上方に位置する第２のドープ半導体層、および／または該第１ドープ半導体層と該第２のドープ半導体層との間に位置する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む、多層半導体構造と、
該第１のドープ半導体層と該伝導性基板との間に位置する反射性オーム接触金属層であって、該反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ、ならびにＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、ＯｓおよびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と
を含む、反射性オーム接触金属層と、
該反射性オーム接触金属層と該伝導性基板との間に位置する接合層と、
該伝導性基板に連結される第１の電極と、
該第２のドープ半導体層上の第２の電極と
を含む、半導体発光デバイス。
【請求項２】
前記第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項３】
前記ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む、請求項２に記載の半導体発光デバイス。
【請求項４】
前記反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇと、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎと
の金属組成物のうちの１つを含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項５】
前記反射性オーム接触層は、
１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの１つ以上の材料と、
０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの１つ以上の材料と、
０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と
を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項６】
前記反射性オーム接触層は、
９７重量％のＡｇと、
１．５重量％のＰｔと、
１．５重量％のＺｎと
を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項７】
前記ＭＱＷ活性層は、
ＩｎＧａＮと、
ＩｎＧａＡｌＮと、
ＩｎＧａＡｌＰと、
ＩａＧａＡｌＡｓと
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項８】
前記伝導性基板は、
Ｓｉと、
ＧａＡｓと、
ＧａＰと、
Ｃｕと、
Ｃｒ
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項９】
半導体発光デバイスを加工するための方法であって、
成長基板上に多層半導体構造を成長させることであって、該多層半導体構造は、第１のドープ半導体層、第２のドープ半導体層、および／または多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む、ことと、
該第１のドープ半導体層上に反射性オーム接触金属層を形成することであって、該反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ、ならびにＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、およびＢｅのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と
を含む、ことと、
該反射性オーム接触金属層に連結される接合層を形成することと、
該多層構造を伝導性基板に接合することと、
該成長基板を除去することと、
該伝導性基板に連結される第１の電極を形成することと、
該第２のドープ半導体層上に第２の電極を形成することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記成長基板は、所定のパターンの溝およびメサを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のドープ半導体層上に接触補助金属層を形成することであって、該接触補助金属層は、ＰｔまたはＰｔ合金を含み、該Ｐｔ合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、およびＭｇのうちの少なくとも１つの材料を含む、ことと、
前記多層構造をアニーリングし、該第１のドープ半導体層を活性化することと、
該接触補助金属層を除去することと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記接触補助金属層の厚さは、少なくとも１０オングストロームである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アニーリングプロセスの温度は、２００℃〜１０００℃であり、
該アニーリングプロセスの継続時間は、約５分であり、
前記アニーリングの雰囲気は、
Ｎ２と、
Ｏ２と、
空気と、
真空と、
不活性ガスと
のうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記接触補助金属層の除去は、化学エッチングおよび／または機械研磨を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇと、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎと
の金属組成物のうちの１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射性オーム接触層は、
１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの１つ以上の材料と、
０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの１つ以上の材料と、
０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記反射性オーム接触層は、
９７重量％のＡｇと、
１．５重量％のＰｔと、
１．５重量％のＺｎと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記伝導性基板は、
Ｓｉと、
ＧａＡｓと、
ＧａＰと、
Ｃｕと、
Ｃｒと
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
伝導性基板上の多層半導体構造であって、該多層半導体構造は、該伝導性基板の上方に位置する第１のドープ半導体層、該第１のドープ半導体層の上方に位置する第２のドープ半導体層、および／または該第１ドープ半導体層と該第２のドープ半導体層との間に位置する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む、多層半導体構造と、
該第１のドープ半導体層と該伝導性基板との間に位置する反射性オーム接触金属層であって、該反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ、ならびにＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、ＯｓおよびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と
を含む、反射性オーム接触金属層と、
該反射性オーム接触金属層と該伝導性基板との間に位置する接合層と、
該伝導性基板に連結される第１の電極と、
該第２のドープ半導体層上の第２の電極と
を含む、半導体発光デバイス。
【請求項２】
前記第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項３】
前記ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む、請求項２に記載の半導体発光デバイス。
【請求項４】
前記反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇと、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎと
の金属組成物のうちの１つを含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項５】
前記反射性オーム接触層は、
１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの１つ以上の材料と、
０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの１つ以上の材料と、
０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と
を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項６】
前記反射性オーム接触層は、
９７重量％のＡｇと、
１．５重量％のＰｔと、
１．５重量％のＺｎと
を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項７】
前記ＭＱＷ活性層は、
ＩｎＧａＮと、
ＩｎＧａＡｌＮと、
ＩｎＧａＡｌＰと、
ＩａＧａＡｌＡｓと
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項８】
前記伝導性基板は、
Ｓｉと、
ＧａＡｓと、
ＧａＰと、
Ｃｕと、
Ｃｒ
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の半導体発光デバイス。
【請求項９】
半導体発光デバイスを加工するための方法であって、
成長基板上に多層半導体構造を成長させることであって、該多層半導体構造は、第１のドープ半導体層、第２のドープ半導体層、および／または多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む、ことと、
該第１のドープ半導体層上に反射性オーム接触金属層を形成することであって、該反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ、ならびにＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、およびＢｅのうちの少なくとも１つの材料と、
Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちのいくつかの材料と
を含む、ことと、
該反射性オーム接触金属層に連結される接合層を形成することと、
該多層構造を伝導性基板に接合することと、
該成長基板を除去することと、
該伝導性基板に連結される第１の電極を形成することと、
該第２のドープ半導体層上に第２の電極を形成することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記成長基板は、所定のパターンの溝およびメサを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のドープ半導体層上に接触補助金属層を形成することであって、該接触補助金属層は、ＰｔまたはＰｔ合金を含み、該Ｐｔ合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、およびＭｇのうちの少なくとも１つの材料を含む、ことと、
前記多層構造をアニーリングし、該第１のドープ半導体層を活性化することと、
該接触補助金属層を除去することと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のドープ半導体層は、ｐ型ドープ半導体層である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ｐ型ドープ半導体層は、ＭｇでドープされたＧａＮを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記接触補助金属層の厚さは、少なくとも１０オングストロームである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アニーリングプロセスの温度は、２００℃〜１０００℃であり、
該アニーリングプロセスの継続時間は、約５分であり、
前記アニーリングの雰囲気は、
Ｎ２と、
Ｏ２と、
空気と、
真空と、
不活性ガスと
のうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記接触補助金属層の除去は、化学エッチングおよび／または機械研磨を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性オーム接触金属層は、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｍｇと、
Ａｇ／Ｐｔ／Ｚｎと
の金属組成物のうちの１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射性オーム接触層は、
１重量％〜１０重量％のＰｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｏｓ、およびＩｒのうちの１つ以上の材料と、
０．００１重量％〜５重量％のＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、およびＣｄのうちの１つ以上の材料と、
０重量％〜５重量％のＷ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｒのうちの１つ以上の材料と
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記反射性オーム接触層は、
９７重量％のＡｇと、
１．５重量％のＰｔと、
１．５重量％のＺｎと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記伝導性基板は、
Ｓｉと、
ＧａＡｓと、
ＧａＰと、
Ｃｕと、
Ｃｒと
のうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【公表番号】特表２０１１−５１５８５９（Ｐ２０１１−５１５８５９Ａ）
【公表日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０１０８０（Ｐ２０１１−５０１０８０）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０００５９７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７８４９
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（５０７３４００２７）ラティス パワー （チアンシ） コーポレイション (14)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０００５９７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７８４９
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（５０７３４００２７）ラティス パワー （チアンシ） コーポレイション (14)
【Ｆターム（参考）】
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