相關申請的交叉引用

本申請是基于35U.S.C.§111(a)提交的申請，根據35U.S.C.§119(e)(1)，要求根據35U.S.C.§111(b)于2005年7月12日提交的臨時申請No.60/698,006的優先權。

技術領域

本發明涉及一種氮化鎵基化合物半導體發光器件，更具體地說，涉及一種倒裝芯片(flip-chip)型氮化鎵基化合物半導體發光器件，其具有配置為獲得優良光提取效率的反射性正電極。

背景技術

近年來，GaN基化合物半導體材料作為用于短波長發光器件的半導體材料吸引了人們的注意力。通過使用例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)的方法，在包括單晶藍寶石的各種氧化物和III-V族化合物襯底上制造GaN基化合物半導體。

GaN基化合物半導體材料的一個特性特征是，在橫向方向上幾乎不發生電流擴散。結果，電流被僅僅注入到電極正下方的半導體中，并且從發光層發射的光被電極阻隔，不能被提取到外面。一個解決辦法是由透明電極形成這種類型器件的正電極，以使光可以通過正電極提取出來。另一個解決辦法是采用倒裝芯片(flip-chip)設計，該設計使用反射性正電極，并且允許發射的光通過襯底被提取出來。

通過使接觸金屬例如Pt或Ni與反射性金屬例如Rh或Ag結合，常規倒裝芯片器件的正電極形成為多層結構(例如參見日本未審查的專利公開No.2000-183400)。

另一方面，發光器件的外部量子效率被定義為光提取效率與內部量子效率的乘積。內部量子效率表示注入到器件中的電流能量的百分之多少轉化成光。光提取效率表示在半導體晶體內產生的光的百分之多少可以被提取到外面。

在使用透明電極的解決方法中，為提高從半導體晶體向空氣中提取光的效率所采用的一種技術是在半導體的光提取表面上形成凹陷/凸起?？梢允褂美绺煞ㄎg刻、濕法蝕刻、切割、使用金剛石刻針劃刻以及激光劃刻的方法，以在半導體表面上形成凹陷/凸起。然而，當對半導體材料進行這樣的處理時，由于處理引起的應變，半導體層受到損傷；結果，即使通過這樣的處理提高了光提取效率，內部量子效率也降低，最終不能提高光發射強度。此外，還存在發光器件由于漏電流等而擊穿的情況，導致低的成品率。

鑒于上述情況，提出了一種提高光提取效率的技術，其中為了提高光提取效率而形成有凹陷/凸起的層形成在半導體層上(例如參見日本未審查的專利公開No.2000-196152)。根據該技術，由于凹陷/凸起不是形成在半導體層本身上，而是形成在形成于半導體層上的透明材料層上，因此可以提高光提取效率而不引起對半導體的損傷。然而，在該日本未審查的專利公開No.2000-196152中描述的是特別關于使用光透射性電極的類型的器件的發明。該日本未審查的專利公開No.2000-196152還公開了聚碳酸酯、氮化硅、氧化銦、氧化鈮、氧化銻、氧化鋯、氧化鈰、氧化鈦、硫化鋅、氧化鉍等作為用于形成在其上將要形成凹陷/凸起的層的透明材料的實例。

在薄膜多層結構例如常規半導體器件的情況下，多次反射是引起光提取效率降低的因素之一。也就是說，多次反射發生在表面例如襯底的前表面和后表面處、具有不同介電常數的層之間的界面處以及形成反射膜的表面處，在所發射的光通過透明材料時，由于在這些材料中的吸收等，所發射的光衰減。

在倒裝芯片的情況下，多次反射發生在反射性電極以及半導體與襯底之間的界面處，這些多次反射降低了光提取效率。因此存在構造這樣的結構的需要，該結構通過在反射表面的任一上形成凹陷/凸起而避免這種多次反射。

一種方法是通過在其上將要生長晶體的襯底上形成凹陷/凸起，在襯底與半導體之間的界面上形成凹陷/凸起(例如參見日本未審查的專利公開No.2002-164296)。然而，在這種方法的情況下，由于其上將要生長晶體的襯底不得不形成為具有凹陷/凸起，要在晶片內均勻且穩定地形成光亮的鏡面狀晶體膜變得很難。另一種方法是在反射性電極表面上形成凹陷/凸起(例如參見美國專利No.6,563,142)。然而，在現有技術的倒裝芯片電極中，由于使得接觸金屬也用作反射金屬或者接觸金屬極薄，必須對半導體表面進行處理，以在反射性電極表面上形成凹陷/凸起。如前所述，如果對半導體表面進行這樣的處理，則內部量子效率降低，并且不能如所期望的提高光發射輸出。

發明內容

本發明的一個目的是解決上述問題，并提供一種氮化鎵基化合物半導體發光器件，其具有配置為獲得優良光提取效率的反射性正電極。