標準封裝應用中高可靠性的堅固Ⅲ族發光二極體的製作方法

2023-05-11 08:14:31 1

專利名稱：標準封裝應用中高可靠性的堅固Ⅲ族發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體，特別地涉及用III族氮化物形成的適合於標準封裝應用的發光二極體。
背景技術：
發光二極體是p-n結器件，其將電能轉換為光輻射。特別地，在適當的正向偏壓條件下，LED發出外自發輻射，其位於電磁頻譜的紫外、可見和紅外區域。
熟悉電磁頻譜可見、近可見區域及其性質的人可知，光的波長越短(例如藍光和紫外光)表示頻率越高，能量躍遷越高，而波長越長(例如紅光和紅外光)表示頻率越低，能量躍遷越低。
因此，對於發光二極體，它們所發射頻譜的特殊部分——也就是它們的顏色——取決於產生發射的能量躍遷。反過來，發射的能量在很大程度上由特殊材料的能帶隙決定。因此，為了使發光二極體發射頻譜的藍光和紫外光部分，半導體材料的能帶隙必須足夠地大(足夠寬)，以便支持具有足夠能量的發射從而產生藍光或者紫外光。
因此，頻譜中藍和紫外區域發光二極體的候選材料被限制在某些寬能帶隙材料，例如金剛石、碳化矽(SiC)和III族氮化物；例如由周期表III族元素形成的二元、三元和四元氮化物，如氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)和氮化鋁鎵(AlGaN)。
由於它們的寬能帶隙和它們作為直接而非間接發射材料的性質，藍光LED領域的最新進展更緊密地集中於III族氮化物。本領域普通技術人員可以很好地理解，直接能帶隙材料趨向於提供更高的效率，因為它們的能量轉變主要呈光(光子)的形式，而不是部分作為光、部分作為振動能(聲子)。
關於LED和其它光學器件的結構、量子機制和工作的更廣泛的討論在如下文獻中提及，《Sze，半導體材料物理》第二版(1981，JohnWileySons有限公司)，以及其姊妹篇《Sze，現代半導體器件物理》(1998，John WileySons有限公司)。這些原理為本領域所熟知，所以除非是解釋和支持本發明必需的，否則本文不予重複。
根據基本常識，發光二極體一般包括兩層相反導電類型的材料，它們共同形成p-n結。這些材料典型地為襯底上的外延層形式。最期望的是，與襯底和上外延層形成歐姆接觸從而形成「垂直」器件，具有最佳的封裝效率。
在這一點上，LED通常以LED燈的形式加以封裝用於最終的用途。典型的LED燈包括LED晶片(或者「單元片」，術語「晶片」經常用於描述集成電路而非LED)和塑料(或者有時為玻璃)透鏡。對於一些LED，透鏡具有顏色從而作為光學濾色器和提高襯度，但是對於藍光LED，透鏡優選地為無色，以避免幹擾期望的藍光發射。典型的燈構型對於本領域技術人員而言是熟知的，在如下文獻中有所提及，例如《Sze，半導體材料物理》第679-700頁。典型地，一旦LED晶片被封裝成一個燈，它便能夠用於各種用途，例如指示器和字母數字顯示器。
但是對於應用於某些類型的器件，有一些特殊的考慮。例如，III族氮化物器件典型地在藍寶石或者碳化矽襯底上形成。碳化矽襯底在許多環境下是優選的，因為SiC能夠被導電摻雜。因此，SiC襯底能夠為具有「上」和「下」歐姆接觸的「垂直」器件形成偏壓。對比地，藍寶石的絕緣特性阻止了它用於垂直器件。
反過來，n型SiC襯底在p型襯底上趨向於是優選的，因為n型SiC一般更易導電並發射更多的光。
結果，SiC襯底上的III族氮化物器件典型地包括n型襯底、n型緩衝層(或者層的組合)、n型外延層和位於器件「頂部」的p型接觸層(例如GaN)。
這種III族氮化物LED的發展、商業引入和使用相對較新。因此，人們斷定，在商業使用中(術語「商業」一般指，但不僅限於，製造並出售的產品)，它們經歷特殊類型的物理和化學損壞，這最終惡化器件的電子性能。更明確地，已經顯見，在正常的環境條件下，其中LED燈在室溫或者室溫以上工作，在正常的溼度條件和其它的環境因素下，外延層、歐姆接觸和相關的鈍化層趨向於彼此相互作用，導致光學和電性能惡化。在如下器件中，其中以p型GaN作為其頂層，與p型層歐姆接觸，性能惡化問題顯得特別突出。
LED燈中非常不希望的性能惡化的一個特殊形式是，前置電壓(forward voltage)隨著時間增加(VF惡化)。「前置電壓」是指必須被施加跨越LED的各端從而使之發光的電壓。VF惡化能夠導致工作溫度升高，器件整個壽命中的功率消耗增加。
因此，在一些用III族氮化物製造的商用類型藍光LED中，封裝自身非常特殊而堅固，因為被封裝的LED晶片甚至在正常的環境條件下都相對脆弱。例如，在日本德島Nichia化學公司生產的NSPG630S器件中，p型層、歐姆接觸和鈍化層被柔韌的透明聚合物材料塗覆，然後被包封在硬樹脂中，例如環氧基聚合物。
例如，在歐洲公布的專利申請No.0 622 858中，(「基於III-V族化合物的氮化鎵半導體器件及其製造方法」)(Gallium nitride basedIII-V group compound semiconductor device and method ofproducing the same)，Nakamura等報導，「p電極(p型氮化鎵)可以用任何合適的金屬材料形成」(第6頁第7行)。Nakamura接著列舉了8中候選金屬(Au、Ni、Pt、Al、Sn、In、Cr和Ti)，並稱鎳和金組合是最佳選擇(第6頁第10-12和33-35行)。而且，在選擇鈍化層(「保護膜」)時，Nakamura僅提供了一些一般的標準(「形成保護膜的材料並不受特殊的限制，只要其透明且電絕緣即可。」第9頁第31-32行)。Nakamura接著列舉了4種候選材料二氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO)、氧化鋁(Al2O3)和氮化矽(SiN)。
然而，GaN基LED更廣泛的引入證實，材料的這種一般選擇是不合適的，導致LED的損壞比經過適當選擇的商用器件迅速得多。特別地，如下的LED，其(1)包括p型GaN上外延層；(2)使用由某些材料(或者其組合)例如鈦和金(「Ti/Au」)形成的歐姆接觸；和(3)使用二氧化矽(SiO2)作為鈍化層，趨向於顯示出比商業上可接受的更快的性能惡化。更明確地，可以顯見，SiO2的透水性允許足夠的溼氣到達p電極從而惡化電極並最終相對快速地惡化整個器件。
如上面所指出的，複雜的封裝為保護相對脆弱的單元片結果提供了一個選擇。然而，為了獲得其最完備的商業潛力，由III族氮化物形成的藍光二極體必須以如下的方式加以製造，即它們能夠被引入到更一般的燈封裝中，該封裝類似於比III族氮化物範圍更廣的材料的燈封裝。
儘管409專利申請中說明的器件被證實具有改良的性能，但是仍然存在一些性能惡化問題。
因此，仍然需要有堅固的LED晶片，其能夠以通常的方式加以封裝，但能夠在足以使器件用於廣泛的商業用途的時間周期內成功地耐受正常的和提高的溫度和溼度條件。

發明內容
本發明的實施例包括一種二極體，其包括具有p型III族氮化物(優選地為氮化鎵)接觸層的III族異質結二極體、與p型接觸層的歐姆接觸和歐姆接觸上濺射沉積的氮化矽鈍化層。
在另一個方案中，本發明包括由發光二極體和塑料透鏡形成的LED燈。
在另一個方案中，本發明包括一種製造LED的方法，包括如下步驟在襯底上形成緩衝層，在緩衝層上形成有源區域，在有源區域上形成p型接觸層，在接觸層上形成金屬接觸，和在金屬接觸上濺射沉積氮化矽鈍化層。
本發明的這些和其他的目的和優點通過參考聯繫附圖的詳細說明將變得更加顯而易見，其中


圖1是氮化鎵基發光二極體的照片；圖2是圖1中氮化鎵基發光二極體的第二張、多少放大的照片；圖3是根據本發明的LED的透視圖；圖4是引入了本發明二極體的LED燈的概圖；圖5是濺射室的概圖；圖6是VF與LED單元片退火溫度的圖示，其中LED單元片經過了PECVD處理，一方面沉積了SiN，另一方面濺射了SiN。
具體實施例方式
本發明是一種物理堅固的發光二極體，其在標準封裝中提供了高度的可靠性，並能夠耐受高溫和高溼度條件。
如在背景中指出的，必須保護歐姆接觸免受物理、機械、環境和封裝應力的破壞，從而防止III族氮化物LED惡化。
在這一點上，圖1是整個LED(「單元片」)的照片。在圖1的器件中，除了單元片外緣以外，二氧化矽(玻璃)鈍化層被除去。仍然存在玻璃的部分一般用圍繞普通方形單元片周界的點或者玷汙部分表示。該斑駁的外形由玻璃下面的各種氣孔形成，使單元片分層。在圖1描述的單元片中，分層開始於3點(順時針)的位置併到達大約11點鐘的位置。單元片的中心沒有鈍化層，在仍然附著於結合襯墊的單元片的中心處能夠看到絲線球結合(wire ball bond)。在該特殊的實例中，鈍化層的中心部分被除去，同時在測試之後，單元片被去包封。
在測試期間，圖1中畫出的單元片鈍化層在封裝中分層，並允許溼氣滲透到鈍化層下面。最終的分層使該特殊器件的初始光輸出減少大約20％。隨後，趨向於滲透通過LED燈環氧樹脂透鏡並包圍從燈封裝底部產生的導線的溼氣，使得薄半透明的歐姆接觸惡化，最終完全失效。該失效依次導致光輸出連續下降，最終增加器件的前置電壓。在圖1拍攝的器件中，接觸失效顯示為黑暗或者粗糙區域，其正好在單元片中心的右側。
圖2是圖1單元片照片的放大圖。圖2顯示，保留在外周的玻璃打破了器件的內平臺(mesa)，p接觸失效。黑暗、粗糙的外形區域是歐姆接觸(該實例中是鈦和金)起球(balled up)的位置。作為最佳的理解，隨著接觸與p型層較不兼容，它趨向於起泡(bead up)而非潤溼p型層。反過來，隨著Ti/Au在結合襯墊周圍起球，器件緩慢地失去連接。而且，在接觸不連續的區域不再產生光。因為p型氮化鎵不是良導體，且一般顯示高阻抗，所以空白區域內的弱電流不能提供幫助產生光的電流路徑。
圖3圖解了本發明二極體的第一實施例，其能夠耐受高溫和高溼度條件。該二極體一般地用10表示，並包括碳化矽襯底11，其產品和性質在其他指定給本發明代理人的美國專利中被清晰地提及，包括例如No.RE 34,861(先前的No.4,866,005)。在優選實施例中，碳化矽襯底是單晶體，從3C、4H、6H和15R等多型體的碳化矽中選擇，且為n型。
在優選實施例中，本發明的LED進一步包括碳化矽襯底11上的緩衝結構12。該緩衝結構有助於提供從碳化矽襯底11到器件剩餘III族氮化物部分的晶體和機械轉變。適當的緩衝結構在例如美國專利Nos.5,393,993；5,523,589；5,592,501和5,739,554中提及，它們均與本發明共同代理，且本文引用每一篇的全部內容作為參考。二極體10進一步包括在緩衝結構12上形成的III族氮化物異質結二極體結構的有源區域13。有源區域13可以包括單異質結構、雙異質結構、單量子阱或者多量子阱結構。這種結構的實例在共同審理和共同代理的美國專利系列No.09/154,363中被公開，其於1998年9月16日提出申請，標題為「垂直排列InGaN發光二極體」(Vertical Geometry InGaNLight Emitting Diode)，本文引用其內容作為參考。
在有源區域13上形成p型III族氮化物接觸層14。為襯底11製造金屬接觸15，為p型氮化鎵外延層製造另一個金屬接觸16。優選地，金屬接觸15和16分別與襯底11和接觸層14形成歐姆(也就是，非調節，non-rectifying)接觸。歐姆接觸16從如下的組中選擇，即鉑、鈀、金、鈦金組合、鉑金組合、鈦鉑金組合或者鉑與氧化銦錫組合，最優選地用鉑或者鈀形成。鎳(Ni)是n型襯底優選的歐姆接觸金屬。器件以歐姆接觸16上的鈍化層17結束，歐姆接觸16的合適候選材料在上面已經指出，但最優選的是用氮化矽形成。
氮化矽優選地位於二氧化矽上面，這特別是因為它為器件形成了更好的密封，防止汙染物，例如水等，達到器件外延層導致上述的性能惡化。
在最優選的實施例中，氮化矽通過濺射沉積。濺射是眾所周知的用於在真空或者近真空環境中沉積薄層的技術。美國專利申請系列No.09/771,800中公開了一種在微波電晶體結構中濺射SiN的技術，其標題為「具有更低捕獲的III族氮化物基FET和HEMT及其製造方法」(Group III Nitride Based FETs and HEMTs with Reduced Trappingand Method for Producing the Same)，於2001年1月29日提出申請，本文引用其內容作為參考。
圖5顯示了簡化的濺射室100，其能夠用於在襯底、器件或者器件前體上沉積材料。在操作中，半導體器件101被放置在陽極102上。然後抽空室103，通過閥門105通入惰性氣體104，例如氬氣，維持背景壓力。陰極106用待沉積到器件襯底上的材料(或者材料的一個成分)製成。在電極107之間施加高壓，惰性氣體被離子化，陽離子110加速到達陰極106。當轟擊陰極106時，它們與陰極原子112相撞，給它們足夠的能量從而被射出。濺射陰極原子112通過空間，最終塗覆陽極102和其上面的半導體器件101。其它濺射單元可能更複雜和詳細，但是工作的基本物理機制相同。使用更複雜的濺射系統，有可能濺射和沉積大範圍的金屬和電介質層。
在優選實施例中，陰極106是純的矽靶。通過使氮氣與惰性氣體一起通過濺射室103而提供氮氣用於形成氮化矽。因為濺射靶材料(在本實例中是矽)與反應氣體(氮氣)反應形成SiN，所以這種濺射形式被稱作「反應濺射」。
在第一實施例中，濺射沉積可以在超過200℃的溫度下執行，更優選地，在大約440℃下使包封最大化，從而在器件上產生更密閉的密封。室103的壓力應當保持在小於20毫託(mTorr)，優選地在氬氣和氮氣的混合氣氛中處於大約10-20mTorr的範圍。濺射速度應當保持在大約45/min，最佳的包封應當沉積大約1000的總膜厚度。在本實例中，氮化矽的濺射可以使用Sputtered Films有限公司製造的Endeavor濺射系統實現。儘管發明人不希望聯繫特殊的理論，但是在該壓力下(20mTorr或者更低)，目前相信，濺射處理對器件產生實質的離子轟擊損傷。儘管如此，目前仍然相信，提高濺射溫度可使器件退火，從而脫離離子轟擊損傷。
在本實例中，優選的濺射處理包括一些特殊步驟將室103泵唧到小於20mTorr的低壓，以大約40標準立方釐米每分鐘(sccm)的速度通入氬氣，和以大約25sccm的速度通入氮氣。室103的溫度提高到200℃以上，優選地大約440℃。向終端107施加大約100W的RF功率和大約700-800W的DC功率以產生離子化的等離子體。該條件維持大約40分鐘以便濺射Si陰極106。濺射矽與氮氣反應，最終在晶片上沉積氮化矽。
在可選擇實施例中，濺射沉積可以在混合Ar/N2氣氛中在室溫下，但在更高的壓力下，例如大約80-100mTorr下，執行。應當使用脈衝DC電源以減少「噴濺物」和濺射電極之間的電弧。使用脈衝DC電源能增加對濺射靶的離子轟擊，但是已經發現，如果在更高壓力下執行濺射，則不需要對器件退火來除去離子損傷。目前相信，在本實施例中，濺射離子的峰離子能被降低，同時離子流量增加，產生可以忽略的離子轟擊損傷，同時保持可以接受的濺射速度。在本實施例中，濺射速度優選地保持在大約50/min，濺射可以用CVC 2800濺射系統執行。
在本實施例中，優選的濺射處理包括一些特殊步驟將室103泵唧到大約80-100mTorr的壓力，以大約80sccm的速度通入氬氣，和以大約10sccm的速度通入氮氣。室103的溫度被保持在室溫。向終端107施加一脈衝DC電壓以產生離子化的等離子體，其功率大約為1000W，脈衝周期為大約5μs，佔空因數為大約40％。該條件維持大約75分鐘，以濺射Si陰極106。濺射矽與氮氣反應，最終在晶片上沉積氮化矽。
在任何一個前述實施例中，氮化矽優選以氮化矽成分加以沉積，該成分與氮化矽(Si3N4)的化學計量學相比，矽略少。也就是說，氮化矽優選地以非化學計量學成分的方式沉積。從而，膜中矽的比率被減小從而提高了光發射。膜中矽的比率可以通過增加或降低進入室的氮氣加以調節。
換句話說，如本文所使用的，術語「氮化矽成分」是指同時包括矽和氮化物的成分，包括彼此化學鍵合的矽和氮，潛在包括一些Si3N4的化學計量學關係鍵合。該成分還可能包括非化學計量學成分，其中一些或全部成分的關係不是Si3N4。
在本發明中，濺射氮化矽成分優選地是傳統等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法，因為該濺射技術避免向SiN膜引入不期望程度的氫氣。如本領域技術人員已知的，氫氣能夠鈍化GaN基半導體中的Mg受體。儘管精確機制尚不完全了解，但是本發明人不希望聯繫任何特殊的工作理論，目前理解，當氮化矽通過PECVD方法在超過200℃的沉積溫度下沉積時，膜中的氫氣能夠擴散通過薄歐姆接觸並進入p型III族氮化物接觸層14，使得層14在接近其表面的區域內被鈍化。也就是，在接近表面的區域內，通過在膜中引入氫氣中性地提供了大量的受體離子。因此，歐姆接觸與氮化物材料之間的界面被惡化，從而接觸金屬不顯示理想的歐姆特性。這會導致器件的前置電壓增加(VF惡化)。本質上，器件的行為好象在金屬16與接觸層14之間界面形成了肖特基接觸，而非歐姆接觸。
對比地，因為在真空或者近真空下沉積，認為濺射氮化矽成分基本上沒有氫雜質。因此，還優選地保證濺射系統的所有部分均清潔乾燥，以避免任何氫氣汙染。這可能在濺射之前需要烘烤步驟。
此外，一旦LED晶片被製造和切片，就需要在燈封裝上安裝晶片，這在下面有更詳細的說明。封裝晶片的處理通常產生長期暴露於高溫的晶片。在隨後的操作中，該晶片還能夠暴露於高溫。在使用PECVD方法在上面沉積了氮化矽的晶片中，該暴露能夠導致整個時間的前置電壓增加(VF惡化)。目前理解，該電壓增加來自於氫氣從氮化矽鈍化層17擴散到Mg摻雜的接觸層14。通過使用濺射技術沉積氮化矽成分層(導致濺射沉積氮化矽成分)，最終的惡化基本上被減少或者消除。
如果PECVD沉積不可避免，則通過在更高的摻雜水平下摻雜Mg摻雜接觸層14以彌補由於氫氣擴散導致的鈍化，有可能補償一些VF惡化。但是，增加接觸層14中Mg的摻雜水平會對器件產生有害影響，即損害Mg摻雜層14的晶體質量和表面形貌。
圖6是VF對LED單元片退火溫度的圖示，該LED單元片經過了PECVD處理，在一方面沉積了氮化矽，另一方面濺射了氮化矽成分。LED單元片通過在碳化矽襯底上沉積外延層加以製造。然後襯底被切成兩半。在每半個晶片上沉積氮化矽鈍化層。使用PECVD沉積在一半晶片上沉積氮化矽鈍化層，使用上述的高溫濺射處理在另一半晶片上沉積氮化矽成分鈍化層。其餘的LED製造處理是傳統的，並從每半個晶片製造LED單元片。將5個具有濺射氮化矽成分的單元片和三個具有PECVD沉積氮化矽鈍化層的單元片在快速熱退火室中在250℃的退火溫度下退火5分鐘。在退火之前和之後測量每個單元片的前置電壓。然後，單元片在290℃的退火溫度下進行5分鐘的後續退火。在退火之前和之後測量每個單元片的前置電壓。這些測量的平均結果繪製在圖6中。從圖6可以看出，用PECVD沉積了氮化矽的LED在250℃退火5分鐘後其平均VF增加了大約0.1V，而濺射沉積了氮化矽成分的LED的VF略微下降(也就是，改善了)。用PECVD沉積了氮化矽的LED在290℃退火5分鐘後其平均VF增加超過0.7V，而濺射沉積了氮化矽成分的LED在290℃退火5分鐘後其VF下降了大約0.1V。
因此，在一個方案中，本發明包括一種製造發光二極體的方法，其包括如下步驟在襯底上形成緩衝層，在緩衝層上形成有源區域，在有源區域上形成p型接觸，在接觸層上形成金屬接觸，和在金屬接觸上濺射沉積氮化矽成分鈍化層。優選地，襯底為導電的單晶碳化矽襯底，接觸層由Mg摻雜的GaN構成，而金屬接觸由鉑構成。
在最優選的實施例中，異質結構二極體是單異質結構、雙異質結構、單量子阱或者多量子阱結構，其說明見例如先前引用的美國專利系列No.09/154,363，其於1998年9月16日提出申請，標題為「垂直外形InGaN發光二極體」(Vertical Geometry InGaN Light EmittingDiode)。
表1總結了這些歐姆接觸材料對根據本發明的器件的適用性。在表1的分級中，「A」表示優良特性，而「C」表示一般的脆弱特徵。
表1 如圖3所示，在優選實施例中，歐姆接觸16基本上覆蓋p型氮化鎵層的全部，促使電流擴布整個p型氮化鎵層。因為它覆蓋器件的發光部分，所以歐姆接觸16優選地足夠薄以至半透明。
圖3所示的二極體能夠用於多種用途。一個有用的應用是作為顯示器，典型地指「數字」或者「字母數字」顯示器，儘管並不僅限於此，但其具有多個根據本發明的發光二極體。在某些實施例中，根據本發明的發藍光二極體結合紅和綠LED形成紅-綠-藍(「RGB」)像素。因為這些像素分別產生三種主要的顏色，所以它們具有產生幾乎全部人眼可見的顏色的能力。
在其他的應用中，圖3所示的二極體，例如二極體10，被引入到LED燈中。圖4相應地圖解了這種典型燈的一種形式。當然可以理解，圖4是能夠用於合併到根據本發明的二極體的典型燈結構的簡單實例，其對本發明二極體能夠應用的燈類型沒有任何限制。
圖4中，燈20包括根據本發明的包封在塑料(也就是，聚合物)透鏡21內的二極體10。透鏡的塑料材料能夠從廣泛的各種聚合物材料中選擇，這些材料對於本領域普通技術人員而言是熟知的，但未做特別的實驗。在許多環境下，透鏡21用環氧樹脂形成。燈20進一步包括金屬引線框22，用於使燈與其他的電子電路元件電連接。如圖4所示，金屬引線框22具有陽極23和陰極24。
如在本發明的二極體實施例中，能夠具有多個燈20形成合適的顯示器。特別地，因為這種氮化鎵器件發射可見光譜的藍光部分，所以根據本發明的這些燈能夠有利地與紅和綠LED燈組合形成全顏色顯示器。這種顯示器的例子在如下的專利中提及，例如共同審理和共同指定的專利申請系列No.09/057,838，其是08/580,771的一部分，於1995年11月29日提出申請，標題為「真彩色平板顯示模塊」(TrueColor Flat Panel Display Module)，和美國專利No.5,812,105，其於98年9月22日發布，標題為「LED點陣驅動方法和裝置」(LED DotMatrix Drive Method and Apparatus)。
在附圖和說明書中，公開了本發明的典型實施例，儘管採用了具體的術語，但是它們只是被一般和描述性地使用，並不對本發明權利要求書提出的範圍具有限制。
權利要求
1.一種發光二極體，其能夠以普通的方式加以封裝並能夠在足以使該器件用於廣泛商業應用的時間周期內成功地耐受正常的和提高的溫度和溼度條件，所述二極體包括III族氮化物有源區域；位於所述有源區域上的p型III族氮化物接觸層；位於所述p型接觸層上的金屬接觸；和位於所述金屬接觸上的濺射沉積的氮化矽成分鈍化層。
2.根據權利要求1的發光二極體，其中所述氮化矽成分是非化學計量學的。
3.根據權利要求2的發光二極體，其中所述氮化矽成分中矽較少。
4.根據權利要求1的發光二極體，其中所述接觸層包括氮化鎵，且所述金屬接觸足夠薄以至半透明。
5.根據權利要求3的發光二極體，其中所述鈍化層的厚度為大約1000。
6.根據權利要求1的發光二極體，進一步包括碳化矽襯底；與所述襯底的歐姆接觸；和所述襯底上的緩衝結構，用於支持所述有源區域。
7.根據權利要求6的發光二極體，其中所述襯底是n型，且與所述襯底的所述歐姆接觸是鎳。
8.根據權利要求1的發光二極體，其中所述金屬接觸和所述鈍化層彼此之間基本上不反應，且彼此結合良好。
9.根據權利要求1的發光二極體，其中所述金屬接觸從如下組中選擇鉑、鈀、金、鈦金組合、鉑金組合、鈦鉑金組合和鉑與氧化銦錫的組合。
10.根據權利要求1的發光二極體，其中所述金屬接觸包含鉑。
11.一種顯示器，其具有多個根據權利要求1的發光二極體。
12.一種像素，包括根據權利要求1的發光二極體，其發射可見光譜的藍光部分；紅色發光二極體；和綠色發光二極體。
13.一種LED燈包括塑料透鏡；和根據權利要求1的發光二極體，其中所述有源區域由具有p型III族氮化物接觸層的III族氮化物異質結二極體構成。
14.根據權利要求13的LED燈，其中所述III族氮化物接觸層包含氮化鎵構成。
15.根據權利要求6的發光二極體，包括所述緩衝結構上的n型氮化鎵外延層；n型III族氮化物有源區域；所述有源區域上的p型氮化鎵接觸層；和所述p型氮化鎵接觸層上的鉑接觸。
16.根據權利要求15的發光二極體，其中所述碳化矽襯底是單晶體，具有從如下組中選擇的多型體3C、4H、6H和15R碳化矽多型。
17.根據權利要求15的發光二極體，其中所述襯底是n型。
18.根據權利要求15的發光二極體，其中所述有源區域從如下組中選擇單異質結構、雙單異質結構、單量子阱和多量子阱。
19.根據權利要求17的發光二極體，其中所述襯底上的所述歐姆接觸是鎳。
20.根據權利要求15的發光二極體，其中濺射沉積氮化矽成分從如下組中選擇Si3N4、由矽和氮構成的非化學計量學成分、及它們的組合。
21.一種製造發光二極體的方法，包括在襯底上形成緩衝層；在緩衝層上形成有源區域；在有源區域上形成p型接觸層；在接觸層上形成金屬接觸；和在金屬接觸上濺射沉積氮化矽成分層。
22.根據權利要求21的方法，包括用Mg摻雜GaN形成接觸層。
23.根據權利要求22的方法，包括在大於200℃的溫度下沉積氮化矽成分層。
24.根據權利要求21的方法，包括以大約45/min的濺射速度沉積氮化矽成分。
25.根據權利要求21的方法，包括沉積厚度為大約1000的氮化矽成分層。
26.根據權利要求21的方法，包括在小於大約20mTorr的環境壓力下濺射沉積氮化矽成分層。
27.根據權利要求21的方法，包括在大約10-20mTorr的環境壓力下濺射沉積氮化矽成分層。
28.根據權利要求21的方法，包括在大約80-100mTorr的環境壓力下濺射沉積氮化矽成分層。
29.根據權利要求21的方法，包括在室溫下和在大約80-100mTorr的環境壓力下濺射沉積氮化矽成分層。
全文摘要
本發明公開了一種物理上堅固的發光二極體，其在標準封裝中提供高可靠性，並能夠耐受高溫和高溼度條件。該二極體包括III族氮化物異質結二極體，其具有p型III族氮化物接觸層、與該p型接觸層的歐姆接觸和該歐姆接觸上的濺射沉積氮化矽成分鈍化層。本發明還公開了一種製造發光二極體和具有該二極體的LED燈的方法。
文檔編號H01L33/40GK1653625SQ03810738
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月14日 優先權日2002年5月14日
發明者約翰·亞當·埃德蒙德, 布萊恩·西布特, 小戴維·伯德斯利·斯拉特爾, 傑拉德·H·尼格利, 範·艾倫·米耶茲科夫斯基 申請人:克裡公司