CN100385692C - 半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体发光器件及其制造方法。本发明以低成本和高成品率提供并制造了一种半导体发光器件，该器件允许发射层中产生的光不仅从其顶部表面而且从其侧表面发出，并且该器件具有高亮度。AlGaInP基半导体发光器件具有设置在发射层(3)和对来自发射层(3)的发射波长透明的透明衬底(2)之间的由(AlyGa1-y)zIn1-zP(0≤y≤1，0＜z＜1)制成的接触层(8)。

Description

半导体发光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件及其制造方法。
背景技术
近年来，在半导体发光器件中，发光二极管(LED)广泛用于光通信、信息显示板、用于CCD相机的辅助光源、LCD背光等。对于这些发光二极管，具有高的亮度是很重要的。发光二极管的亮度依赖于经过的电子数目对外部发射的光子数目的比率，即外部量子效率。外部量子效率由内部量子效率确定，即经过的电子数目对发光二极管的发射层中产生的光子数目的比率，外部量子效率还由外部发射效率确定，即发射到器件外部的所产生光子的比率。这些因素中，外部发射效率很大程度上被器件结构所影响。
在发光二极管中，为了改善外部发射效率，使用对发射波长透明的半透明衬底是有效的。这是由于当使用对发射波长不透明的衬底时，光仅从上表面发射，而当使用透明衬底时，光不仅从上表面而且还从侧表面发出。而且，反射离开下表面的光可以从上表面和侧表面发射。这种方法适用于使用InGaAsP基半导体材料的红外线发光二极管，使用AlGaAs基半导体材料的红色及红外线发光二极管，使用GaAsP基半导体材料的黄色发光二极管，使用GaP基半导体材料的绿色发光二极管等等。
图9表示了根据现有技术的AlGaInP基发光二极管81。发光二极管81具有设置在对发射波长透明的GaP透明衬底82上的发射层83。发射层83由AlGaInP中间层84、AlInP第一包层(cladding layer)85、由AlGaInP势垒层和AlGaInP阱层(well layer)组成的有源层86、以及AlInP第二包层87所构成。此外，发光二极管81具有设置在发射层83顶部的AlGaAs电流扩散层88，设置在透明衬底82下面的多个AuSi电极89，以及在电流扩散层88上部的AuZn/Mo/Au键合焊盘(电极)90。通过在电极89和键合焊盘90之间施加电压，使得电流流过发光二极管81，光从发射层83中产生并且不仅从电流扩散层88的上表面而且还从透明衬底的侧表面发射。
GaP透明衬底82与AlGaInP中间层84不匹配，因此不可能通过一般的层生长方法在透明衬底82上形成具有良好结晶度的发射层83。因此，在以下专利文件中提出和公开了使用与发射层不匹配的透明衬底的半导体发光器件的几种制造方法。
专利文件1：日本未审查专利申请No.H06-302857
专利文件2：日本未审查专利申请No.H06-296040
专利文件3：日本未审查专利申请No.2000-196139
专利文件4：日本未审查专利申请No.2001-144322
在专利文件1中，公开了一种用于制造半导体发光器件的方法，包括以下步骤：通过外延生长方法在对发射波长不透明的GaAs衬底上形成发射层；通过外延生长方法在发射层上形成几十μm的GaP电流扩散层；去除对发射波长不透明的GaAs衬底；将GaP透明衬底放置在GaAs衬底被去除的平面上；以及应用热处理从而直接接合GaP透明衬底。考虑到生长时间以及去除GaAs衬底后晶片的机械强度，形成在发射层上的GaP电流扩散层的厚度约为50至100μm。这是因为如果所述厚度为50μm或更小，晶片在被处理时易于断裂，而如果所述厚度为100μm或更大，生长时间变长并且发光二极管的成本提高。
在专利文件2中，公开了一种用于制造半导体发光器件的方法，包括以下步骤：通过外延生长方法在对发射波长不透明的GaAs衬底上形成发射层；将对发射波长透明的GaP透明衬底放置在发射层上并应用热处理从而直接接合Gap透明衬底；然后去除对发射波长不透明的GaAs衬底。
此外，在专利文件3中，公开了一种用于制造半导体发光器件的方法，包括以下步骤：在未掺杂的或n型GaAs衬底上形成用作电流扩散层的p型半导体层；在其上形成发射层；在其上形成n型GaP粘合层；应用热处理从而接合n型GaP粘合层和n型GaP透明衬底；然后去除GaAs衬底。
此外，在专利文件4中，公开了一种用于制造半导体发光器件的方法，包括以下步骤：通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在发射层上形成n型GaP粘合层；以及应用热处理从而接合n型GaP粘合层和n型GaP透明衬底。
在上述用于制造半导体发光器件的方法中，GaP透明衬底被直接接合到发射层的中间层或设置在发射层的中间层上设置的GaP粘合层上。为了直接接合，重要之处在于使接合面光滑从而使两个表面彼此紧密配合。然而，由于发射层的中间层较薄，如果产生小丘，则不可能通过抛光或其他技术使两个表面平滑。而且，由于GaP粘合层与发射层不匹配，因此不仅其表面不能成为光滑镜面，而且易于产生作为突起型晶体缺陷的小丘。一旦产生小丘，则即使应用抛光，也很难获得完全光滑的平面，因此在小丘附近不能实现直接接合并且会产生空隙，造成成品率降低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是以低成本和高成品率制造并提供一种半导体发光器件，该器件允许在发射层(emitter layer)中产生的光不仅从其顶部表面而且从其侧表面发出并且该器件具有高亮度。
更具体地，本发明的一个目的是抑止由半导体发光器件的制造中直接接合GaP透明衬底时产生的空隙所造成的成品率降低。
根据本发明的一种半导体发光器件是一AlGaInP基半导体发光器件，其包括设置在发射层和对来自发射层的发射波长(emission wavelength)透明的透明衬底之间的由(AlyGa1-y)zIn1-zP(0≤y≤1，0＜z＜1)制成的接触层。
根据这一构造，可以使接触层的表面平滑，这可抑止透明衬底被接合到接触层时空隙的产生。
此外，在本发明的半导体发光器件中，透明衬底可以为GaP。
根据这一构造，GaP衬底对绿色到红色的波长是透明的，从而能够提供具有高亮度的绿色到红色的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层可以为GazIn1-zP(0.5＜z＜1)。
根据这一构造，接触层更加不易于氧化，因此即使在接合面通过抛光而平滑后仍然保持了接合面的质量，允许与衬底的良好接合。
此外，在本发明的半导体发光器件中，透明衬底和接触层可通过直接接合连接。
根据这一构造，可以以比使用层生长方法更低的成本在发射层上形成透明衬底。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层中In的相对比例为7％至12％，优选8％至10％。
根据这一构造，随着接触层中In的相对比例为7％或更多时，接触层具有高度为200nm或更低的突起型小丘，而随着In的相对比例为8％或更多时，接触层变为几乎没有小丘的光滑平面或者具有凹进型小丘。因此，能够很容易地使表面平滑并且防止透明衬底的接合失败。这使得能改善半导体发光器件的成品率。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层的厚度为8μm或更小，优选3μm或更小。
根据这一构造，当接触层表面上的小丘的高度较小时，可通过更少量的抛光使接触层的表面平滑。因此，减小了制造中的误差，这允许抛光后接触层的厚度被设置得更小。因此，减小接触层的厚度使得能以低成本提供具有良好特性的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层的载流子浓度可以为2×1018cm-3或更大，优选4×1018cm-3或更大。
根据这一构造，通过隧道效应，电子可以穿过由直接接合界面中产生的界面态(interface state)所造成的势垒，使得能提供具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层和透明衬底均可为p型。
根据上述构造，即使能带结构被直接接合界面中的界面态变形，p型接触层和透明衬底也不易于成为阻挡载流子的势垒。这允许电压降下降，使得能提供具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件中，接触层的载流子浓度可以为1×1018cm-3或更大，优选2×1018cm-3或更大。
根据上述构造，载流子的浓度较高，因此在接合表面上的轻微晶体缺陷不会引起对于载流子的势垒，使得能提供具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，本发明的半导体发光器件可具有形成在发射层上的透明电极，该透明电极具有在发射波长处的高的光透射率。
根据这一构造，改善了电流扩散并可降低键合焊盘正下方的光发射，使得能够提供具有高亮度的半导体发光器件。
根据本发明的半导体发光器件的制造方法包括以下步骤：在由与AlGaInP匹配的材料制成的生长衬底上形成AlGaInP基发射层，并在所述发射层上形成由(AlyGa1-y)zIn1-zP(0≤y≤1，0＜z＜1)制成的接触层；平滑所述接触层的表面；直接接合透明的透明衬底至所述接触层的表面上；以及去除所述生长衬底。
根据这一方法，即使与所述接触层不匹配的透明衬底被接合到其上，也能够平滑接触层的表面并且抑止空隙的产生。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，所述生长衬底可以为GaAs。
根据这一方法，可以形成与GaAs衬底匹配并且具有良好结晶度的(AlyGa1-y)zIn1-zP(0≤y≤1，0＜z＜1)发射层。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，所述透明衬底可以为GaP。
根据这一方法，GaP衬底对绿色至红色的波长透明，使得能够制造具有高亮度的绿色至红色半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，所述接触层可以为GazIn1-zP(0.5＜z＜1)。
根据这一方法，所述接触层更加不易于氧化，因此即使在接合面通过抛光而平滑后仍然保持了接合面的质量，允许与衬底的有效接合。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，所述接触层可以具有使接触层表面上的小丘的高度为200nm或更低的In的相对比例。
根据这一方法，能够通过数μm的抛光使接触层的表面很容易平滑并且防止透明衬底的接合失败。这能够改善半导体发光器件的成品率。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，接触层中In的相对比例为7％至12％，优选8％至10％。
根据这一方法，随着接触层中In的相对比例为7％或更多，接触层具有高度为200nm或更低的突起型小丘，而随着In的相对比例为8％或更多，接触层变为几乎没有小丘的光滑平面或者具有凹进型小丘。因此，能够很容易地使表面平滑并且防止透明衬底的接合失败。这使得能改善半导体发光器件的成品率。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，形成过程中接触层的厚度为10μm或更小，优选5μm或更小。
根据这一方法，减小形成过程中接触层的厚度允许用于形成接触层的时间和成本降低，因此使得能够以低成本制造具有良好特性的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，接触层的载流子浓度可以为2×1018cm-3或更大，优选4×1018cm-3或更大。
根据这一方法，通过隧道效应，电子可以穿过直接接合界面中产生的界面态所造成的势垒，使得能够提供具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，接触层和透明衬底均可为p型。
根据这一方法，即使能带结构被直接接合界面中的界面态变形，p型接触层和透明衬底也不易于成为阻挡载流子的势垒。这使得电压降下降，从而使得能制造具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，在本发明的半导体发光器件的制造方法中，接触层的载流子浓度可以为1×1018cm-3或更大，优选2×1018cm-3或更大。
根据这一方法，载流子的浓度较高，因此接合表面上的轻微晶体缺陷不会引起对于载流子的势垒，使得能制造具有低工作电压的半导体发光器件。
此外，本发明的半导体发光器件的制造方法可以具有在发射层上形成透明电极的步骤，该透明电极具有在发射波长处的高的光透射率。
根据这一方法，改善了电流扩散并可降低键合焊盘正下方的光发射，使得能够制造具有高亮度的半导体发光器件。
如上所述，根据本发明，直接接合到对发射波长透明的透明衬底上的接触层由(AlyGa1-y)zIn1-zP(0≤y≤1，0＜z＜1)组成并被构造为包含In，从而能够降低接触层的小丘高度，或者降小丘可形成为凹陷形状。结果，通过数μm厚的抛光可使表面完全平滑，这使得能够获得没有空隙的具有良好特性的半导体发光器件，并改善成品率。
附图说明
通过参考附图对其优选实施例的下述说明，本发明的其它目的及优点将变得更加明显，附图中：
图1是显示本发明第一实施例中半导体发光器件的侧视图；
图2是显示图1的半导体发光器件的制造步骤的侧视图；
图3是显示图1的半导体发光器件的制造步骤的侧视图；
图4是显示图1的半导体发光器件的制造步骤的侧视图；
图5是显示图1的半导体发光器件的制造步骤的侧视图；
图6是显示小丘高度与In的相对比例之间的关系的曲线图；
图7是显示本发明第二实施例中半导体发光器件的侧视图；
图8是显示本发明第三实施例中半导体发光器件的侧视图；以及
图9是显示传统半导体发光器件的侧视图。
具体实施方式
(实施例1)
图1是表示发光二极管(LED)1的侧视图，该发光二极管是本发明第一实施例中的一种典型半导体发光器件。发光二极管1具有对发射波长透明的由GaP制成的n型透明衬底2、以及AlGaInP基发射层3。发射层3具有公知的结构，其由(Al0.2Ga0.8)0.77In0.23P制成的n型中间层4、Al0.5In0.5P制成的n型第一包层5、包括(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P制成的势垒层和(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5P制成的阱层的有源层6、以及Al0.5In0.5P制成的p型第二包层7所构成。发光二极管1具有设置在透明衬底2和发射层3之间的(Al0.1Ga0.9)0.93In0.07P制成的n型接触层8。此外，发光二极管1具有在发射层3上形成的由Al0.7In0.3As制成的p型电流扩散层9、在透明衬底2下面形成的由AuSi制成的多个n型电极10、以及在电流扩散层9上形成的AuZn/Mo/Au制成的键合焊盘(电极)11。
图2至6表示了发光二极管1的制造步骤。首先，如图2所示，在由与AlInP匹配的GaAs制成的n型生长衬底12上形成厚度1μm、由GaAs制成的p型缓冲层13，并在缓冲层13上形成下述发光二极管。此处，Zn用作p型掺杂剂而Si用作n型掺杂剂。由于图2是图1的倒置图，因此除最后安装的作为电极的键合焊盘11之外，在缓冲层13上从p型电流扩散层9开始形成每一层。在电流扩散层9上形成厚度1μm的p型第二包层7，并在第二包层7上，形成有源层6、厚度1μm的n型第一包层5和厚度0.15μm的n型中间层4以构成发射层3。然后，在发射层3上，形成厚度10μm的n型接触层8，并进一步形成厚度0.01μm的盖层14。上述各个层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)叠置，然而也可以使用例如MBE方法和MOMBE方法的其他各种方法。此外，在本实施例中，接触层8中In的相对比例是7％，并且载流子浓度是4×1018cm-3。
接下来，如图3所示，通过将盖层14的表面抛光5μm来使接触层8的表面变平滑，接着使用蚀刻剂来处理。此外，单独制备的由GaP制成的n型透明衬底2的表面也使用蚀刻剂来处理，以去除氧化物。在清洁和干燥后，将用蚀刻剂处理过的透明衬底2的表面与接触层8的表面紧密接触，并在真空中800℃下将其加热1小时。通过这种方式，接触层8和透明衬底2如图4所示地直接接合。
此外，如也作为图2至4的倒置图的图5所示，通过使用氨和过氧化氢溶液蚀刻剂的蚀刻来去除生长衬底12和缓冲层13。然后，抛光透明衬底2的下表面以获得指定的厚度。此外，在透明衬底的下表面上设置电极10，并在电流扩散层9的上表面上设置键合焊盘11，从而完成图1所示的发光二极管1。
如图6所示，接触层8的表面上产生的小丘的形状依赖于In的相对比例。在不含In时，小丘变为突起形状，且其高度大约1.6μm。如果出现这样的小丘，即使抛光掉几μm的厚度，但接触层8的表面也不能被完全平滑。如果透明衬底2被加热并被接合到没有完全平滑的接触层8上，则会很自然地产生空隙从而降低成品率，并且在最坏情况下，只有小丘的突起部分会被接合到透明衬底2上，从而透明衬底2的绝大部分仍没有被接合。
发光二极管1的接触层8由(Al0.1Ga0.9)0.93In0.07P制成，并且包含7％的In。在这种情况下，接触层8的小丘为高度约200nm的突起型，并且接触层8的表面能够通过将接触层8抛光大约5μm而被充分地平滑。因此，显著改善了当透明衬底2被加热接合到透明衬底2时的成品率。此外，由于接触层8不需要深抛光，所以能够减小条件变化以及制造误差。这使得接触层8在抛光后剩余的厚度能够被设置为8μm或更少(本实施例中为5μm)。因此，如本实施例中所述的那样，形成过程中接触层8的厚度可以薄至10μm。因此，减小的小丘高度有助于形成和平滑接触层8所需的制造成本的降低。
而且，随着接触层8中In的相对比例增加，当In大约为8％时小丘的高度几乎变为0，并且随着In的相对比例进一步增加，小丘被形成为凹陷形状，且接触层8和生长衬底12之间热膨胀系数的差异变大。如果In的相对比例超过12％，则由于这一热膨胀系数，由包括生长衬底12和接触层8的各个层构成的晶片在MOCVD生长之后被冷却时发生翘曲。该翘曲是不希望得到的，因为其在后续抛光步骤中引起晶片的断裂。优选地，如果In的相对比例被设置为10％或更小，则翘曲变小到可以忽略的水平。
在根据本发明的发光二极管1中，20mA时的外部量子效率为5.5％。在由与发光二极管1具有相同结构的发射层、DBR、电流扩散层和电极构成形成在对发射波长不透明的GaAs衬底上的发光二极管中，外部量子效率低至2.3％。透明衬底2促成了这种差异。
此外，20mA时的工作电压为2.3V。这是由于n型接触层8的载流子浓度足够高达到4×1018cm-3。通常，在n型接触层8和n型GaP透明衬底2之间的接合界面中产生界面态，该界面态使能带结构变形从而使其变成对电子的势垒。如果由(Al0.1Ga0.9)0.93In0.07P制成的n型接触层8的载流子浓度高于2×1018cm-3，则通过隧道效应电子能够穿过该势垒并因此能抑止工作电压的升高。载流子浓度为2×1018cm-3的情况下的工作电压为2.5V，而当载流子浓度低于2×1018cm-3时，由于势垒导致的工作电压的升高变得明显。
在实施例1中，在Al0.7Ga0.3As电流扩散层9上直接形成了键合焊盘11，但也可在键合焊盘11和Al0.7Ga0.3As电流扩散层9之间插入另一电极接触层以更容易地形成欧姆接触。
(实施例2)
图7表示了本发明第二实施例中的发光二极管21。发光二极管21具有对发射波长透明的由GaP制成的p型透明衬底22，以及AlGaInP基发射层23。发射层23由(Al0.2Ga0.8)0.77In0.23P制成的p型中间层24、Al0.5In0.5P制成的p型第一包层25、包括(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P制成的势垒层和Ga0.5In0.5P制成的阱层的有源层26、以及Al0.5In0.5P制成的n型第二包层27所构成。发光二极管21具有设置在透明衬底22和发射层23之间的(Al0.1Ga0.9)0.915In0.085P制成的p型接触层28。此外，发光二极管21具有在发射层23上形成的由Al0.5Ga0.5As制成的n型电流扩散层29，在透明衬底22下面形成为直径40μm的圆形的由AuBe制成的多个p型电极30，以及在电流扩散层29上形成的AuSi/Mo/Au制成的键合焊盘(电极)31。发光二极管21与上述第一实施例的不同之处在于p型和n型互换(电极材料也相应地不同)，接触层28的结构使得In的相对比例略高达到8.5％，载流子浓度低至2×1018cm-3，并且厚度较小。
发光二极管21的制造步骤与上述发光二极管1的制造步骤几乎相同。然而，形成于晶片上时(抛光前)接触层28的厚度为5μm，该厚度是发光二极管1的厚度的一半，并且在接触层28被接合到透明衬底22之前于平滑接触层28表面的步骤中被抛光掉的厚度足够小约为2.5μm。
在本实施例中，接触层28中In的相对比例被设置为8.5％，因此产生的小丘是深度约为200nm的凹进型。在通过抛光的平滑操作中，不能够仅抛光掉微小的突起部分。因此，如果小丘为突起型，则抛光整个接触层28以获得光滑平面，而如果小丘为凹进型，则当抛光整个接触层28时，小丘的凹进部分几乎不能被抛光掉。在小丘为凹进型的情况下，对于平滑步骤需要更少量的抛光。因此，在本实施例中，抛光2.5μm已足够好。由于被抛光掉的厚度较小，因此考虑了制造误差和条件变化的接触层28的最终厚度可被设置为小至3μm或更小。由于这一因素，发光二极管21的接触层28可首先形成为薄至5μm或更薄。这表明接触层28应优选地被构造为使得In的相对比例为8％或更大，从而小丘的高度变为几乎为0或者被形成为凹陷形状。这显然促成了成品率的提高和成本的降低。
20mA时发光二极管21的工作电压是2.1V。这是由于接触层28和透明衬底22是p型的，因此即使能带结构由于界面态而变形，接合界面也不易于变成阻挡载流子的势垒。因此，即使载流子浓度比n型情况下的低，载流子也能够穿通接合界面，并且只有当载流子浓度变得低于1×1018cm-3时，工作电压才会显著升高。在这一实施例中，载流子浓度足够高达到2×1018cm-3，这允许获得这样的低工作电压。
此外，在发光二极管21中，20mA时的外部量子效率是15％。在由发射层、DBR、电流扩散层和电极构成的具有相同结构的在p型GaAs衬底上形成的发光二极管中，外部量子效率低至约7.8％。
在实施例2中，在Al0.5Ga0.5As电流扩散层29上直接形成键合焊盘31，但也可在键合焊盘31和Al0.5Ga0.5As扩散层29之间插入另一电极接触层以更容易地形成欧姆接触。
(实施例3)
图8表示了本发明第三实施例中的发光二极管41。发光二极管41具有对发射波长透明的由GaP制成的p型透明衬底42，以及AlGaInP基发射层43。发射层43由(Al0.2Ga0.8)0.77In0.23P制成的p型中间层44、Al0.5In0.5P制成的p型第一包层45、包括(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P制成的势垒层和Ga0.5In0.5P制成的阱层的有源层46、以及Al0.5In0.5P制成的n型第二包层47所构成。发光二极管41具有设置在透明衬底42和发射层43之间载流子浓度为1×1018cm-3的Ga0.915In0.085P制成的p型接触层48。此外，发光二极管41具有在发射层43上形成的由(Al0.15Ga0.85)0.5In0.5P制成的n型电极连接层(electrodejunction layer)49和由包含镓的氧化锌(GaZnO)制成的透明电极50。此外，在透明衬底42下面设置多个电极51，并在透明电极50上设置键合焊盘。
在所述发光二极管中，20mA时的外部量子效率是17％，比上述第二实施例中发光二极管21的外部量子效率高大约10％。构成透明电极50的GaZnO在发射波长处具有大约90％的光透射率，因此并不是完全透明的，然而其电流扩散要好于由AlGaAs制成的电流扩散层。因此，能够降低在键合焊盘52正下方的发射比例，从而抑止通过键合焊盘52的光反射或吸收。结果，改善了外部量子效率。此外，所述半导体发光器件不含As，因此对环境造成更小的影响。
如上所述，根据本发明，设置在发射层和透明衬底之间的接触层使得能够以低成本提供具有高成品率和高亮度的半导体发光器件。
尽管已参考附图通过实例充分描述了本发明，但应注意的是多种变化和修改对本领域技术人员来说是明显的。因此，除非这样的变化和修改偏离了本发明的主旨和范围，否则其仍将包含在本发明的范围中。

Claims (21)

1.一种AlGaInP基半导体发光器件，其包括设置在一发射层和对来自所述发射层的发射波长透明的一透明衬底之间的由(AlyGa1-y)zIn1-zP制成的接触层，其中0≤y≤1，0＜z＜1，且所述接触层中In的相对比例为7％至12％。
2.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述透明衬底是GaP。
3.根据权利要求1或2的半导体发光器件，其中所述接触层是GazIn1-zP。
4.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述透明衬底和所述接触层通过直接接合连接。
5.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述接触层中In的相对比例为8％至10％。
6.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述接触层的厚度为8μm或更小。
7.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述接触层的载流子浓度为2×1018cm-3或更大。
8.根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述接触层和所述透明衬底是p型的。
9.根据权利要求8的半导体发光器件，其中所述接触层的载流子浓度为1×1018cm-3或更大。
10.根据权利要求1的半导体发光器件，还包括在所述发射层上形成的透明电极，该透明电极具有在发射波长处的高的光透射率。
11.一种半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：
在由与AlGaInP晶格匹配的材料制成的一生长衬底上形成一AlGaInP基发射层；
在所述发射层上形成由(AlyGa1-y)zIn1-zP制成的一接触层，其中0≤y≤1且0＜z＜1，且所述接触层中In的相对比例为7％至12％；
平滑所述接触层的表面；
将对发射波长透明的一透明衬底直接接合到所述接触层的表面；以及
去除所述生长衬底。
12.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述生长衬底是GaAs。
13.根据权利要求11或12的半导体发光器件的制造方法，其中所述透明衬底是GaP。
14.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层是GazIn1-zP且0.5＜z＜1。
15.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层具有使在所述接触层的所述表面上的小丘高度为200nm或更低的In的相对比例。
16.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层中In的相对比例为8％至10％。
17.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层的厚度为10μm或更小。
18.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层的载流子浓度为2×1018cm-3或更大。
19.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层和所述透明衬底都是p型的。
20.根据权利要求19的半导体发光器件的制造方法，其中所述接触层的载流子浓度为1×1018cm-3或更大。
21.根据权利要求11的半导体发光器件的制造方法，还包括在所述发射层上形成透明电极的步骤，该透明电极具有在发射波长处的高的光透射率。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094476A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-23 Showa Denko K.K. Light-emitting diode
JP2007258672A (ja) * 2006-02-22 2007-10-04 Sharp Corp 発光ダイオード及びその製造方法
JP2007299846A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Sharp Corp 半導体発光素子及びその製造方法
CN101536201A (zh) * 2006-11-17 2009-09-16 3M创新有限公司 具有光学提取器的平面化发光二极管
US8026115B2 (en) * 2006-11-17 2011-09-27 3M Innovative Properties Company Optical bonding composition for LED light source
US8013345B2 (en) * 2006-11-20 2011-09-06 3M Innovative Properties Company Optical bonding composition for LED light source
JP4561732B2 (ja) * 2006-11-20 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 移動体位置測位装置
JP2009016560A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Sharp Corp 半導体発光素子
KR20100059820A (ko) * 2007-07-26 2010-06-04 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 ｐ-타입 표면을 가지는 발광 다이오드
KR101476143B1 (ko) * 2007-10-10 2014-12-24 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 화합물 반도체 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조방법
US8692286B2 (en) * 2007-12-14 2014-04-08 Philips Lumileds Lighing Company LLC Light emitting device with bonded interface
KR20150103291A (ko) * 2008-01-08 2015-09-09 목스트로닉스 인코포레이티드 고성능 헤테로구조 발광 소자 및 방법
US8299480B2 (en) * 2008-03-10 2012-10-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same, and epitaxial wafer
KR100999684B1 (ko) * 2009-10-21 2010-12-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 그 제조방법
KR102282141B1 (ko) 2014-09-02 2021-07-28 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
CN105489719B (zh) * 2015-12-31 2018-09-11 天津三安光电有限公司 一种带应变调和多量子阱结构的红外发光二极管
US10665750B2 (en) * 2017-11-22 2020-05-26 Epistar Corporation Semiconductor device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216428A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Rohm Co Ltd 半導体発光素子の製法
JP2001144322A (ja) * 1999-11-11 2001-05-25 Toshiba Corp 半導体素子の製造方法および半導体発光素子の製造方法
US6433364B2 (en) * 2000-04-06 2002-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device capable of increasing light emitting efficiency
JP2002299683A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Toshiba Corp 半導体素子の製造方法
US6528823B2 (en) * 2000-09-28 2003-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same
US6586773B2 (en) * 2000-10-31 2003-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3230638B2 (ja) 1993-02-10 2001-11-19 シャープ株式会社 発光ダイオードの製造方法
US5376580A (en) 1993-03-19 1994-12-27 Hewlett-Packard Company Wafer bonding of light emitting diode layers
JP3239061B2 (ja) 1996-02-29 2001-12-17 シャープ株式会社 発光ダイオード及びその製造方法
JP3507716B2 (ja) 1998-12-25 2004-03-15 シャープ株式会社 半導体発光素子の製造方法
US20040104395A1 (en) * 2002-11-28 2004-06-03 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Light-emitting device, method of fabricating the same, and OHMIC electrode structure for semiconductor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216428A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Rohm Co Ltd 半導体発光素子の製法
JP2001144322A (ja) * 1999-11-11 2001-05-25 Toshiba Corp 半導体素子の製造方法および半導体発光素子の製造方法
US6433364B2 (en) * 2000-04-06 2002-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device capable of increasing light emitting efficiency
US6528823B2 (en) * 2000-09-28 2003-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same
US6586773B2 (en) * 2000-10-31 2003-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device
JP2002299683A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Toshiba Corp 半導体素子の製造方法

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