專(zhuān)利名稱(chēng)：氮化鎵系發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二極管，尤其涉及一種以新的AlGaInSnO透明導(dǎo)電氧化層取代現(xiàn)有技術(shù)的Ni/Au層，從而提高亮度及導(dǎo)電率的氮化鎵系發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
III-V族氧化物材料為所有III-V族材料中具有較高的直接能隙者；但是，由于P型氮化鎵半導(dǎo)體化合物的載子濃度，在經(jīng)過(guò)熱處理之后，大都小于1×1018cm-3，其電阻系數(shù)的最佳值約只有1Ωcn左右，由于導(dǎo)電性不佳，從電極流下的電流無(wú)法有效分布在整個(gè)晶粒，以致形成電流擁塞現(xiàn)象，因而影響其發(fā)光效率。
直到1993年年底，日本日亞化學(xué)工業(yè)宣布成功地作出第一個(gè)以氮化鎵為主要材料的發(fā)光二極管，其使用金屬薄膜作為P電極之后，日亞化工又發(fā)表更佳的金屬薄膜是由金(Au)及鎳(Ni)所組成。其中，鎳是直接形成在P型半導(dǎo)體層，然后金再形成在鎳層之上，經(jīng)過(guò)熱處理之后，形成了一Ni/Au合金復(fù)合層結(jié)構(gòu)，使其成為III-V族P型氮化鎵系半導(dǎo)體化合物的光導(dǎo)層及歐姆接觸層。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，是日亞化工在美國(guó)申請(qǐng)的第6093965號(hào)專(zhuān)利的結(jié)構(gòu)，其氮化鎵發(fā)光二極管，包括有一藍(lán)寶石基體(Sapphiresubstrate)116，一n型氮化鎵(GaN)束縛層15，一n型Ti/Al電極14，一氮化銦鎵(InGaN)發(fā)光層13，一p型氮化鎵(GaN)束縛層12，一由Ni/Au薄膜11A所構(gòu)成的光導(dǎo)層，以及一p型Ni/Au電極10。
由于該Ni/Au薄膜11A厚度約只有數(shù)百個(gè)Angstroms(埃)當(dāng)作電流分布層，以便有效地將電流分散在整個(gè)晶粒；然而，此一Ni/Au薄膜11A的穿透率約20-40％，因此，大部分來(lái)自發(fā)光層13所發(fā)出的光，都被這一電流分布層所吸收，使得其發(fā)光效率降低。
為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)被使用于取代前述的Ni/Au薄層，作為光導(dǎo)層，如圖2所示，其結(jié)構(gòu)包括有一藍(lán)寶石基體116，一n型GaN束縛層15，一n型氮化鋁鎵(AlGaN)束縛層15A，一n型電極14，一InGaN發(fā)光層13，一P型GaN束縛層12，一P型高載子濃度接觸層117，一氧化銦錫(ITO)光導(dǎo)層11C，及一P型電極10。
此類(lèi)型專(zhuān)利見(jiàn)諸于晶元光電(Epistarco)的氧化銦鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中。由于氮化鎵的載子濃度一般都低于1×1018cm-3，因此，與金屬或是氧化銦錫之間無(wú)法形成良好接觸，于是，晶元光電乃將氮化鎵的載子濃度控制在5×1018cm-3以上、厚度控制在500埃以下。其使用的方法是氮化鎵(GaN)接觸層117，可以利用鋅擴(kuò)散(Zn diffusion)、鎂擴(kuò)散(Mg diffusion)、鋅離子布值(Zn ionimplantation)或是鎂離子布值方式，在其表面形成極薄而且載子濃度極高的接觸層117，當(dāng)ITO光導(dǎo)層11C以濺鍍(sputtering)或是電子槍蒸鍍(E-gunevaporation)形成在其上時(shí)，可以增進(jìn)發(fā)光效率，晶元光電使用這種方法后，整體的穿透率可以維持在50-70％以上。然而，該ITO膜層內(nèi)填入的載子是由錫(Tin dopant)及空給予(donors)氧化離子，使得濕氣極易散布至ITO膜層，并破壞ITO與GaN接觸層的中間表面，使得歐姆接觸電阻將增大，所以，在這種高濕度情況下，將使LED的穩(wěn)定度及可靠度降低。
所以，在GaN系發(fā)光裝置的現(xiàn)有技術(shù)中，尚未揭示有光導(dǎo)層同時(shí)具有良好效率及可靠度技術(shù)和產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其包括一新的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，為一非結(jié)晶性(Amorphous)或微結(jié)晶性(Nanocrystalline)的薄膜，這一薄膜具有較佳導(dǎo)電性，比現(xiàn)有技術(shù)的ITO膜層，約高出十倍的導(dǎo)電效果。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其具有一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，據(jù)此降低III-V族氮化鎵系半導(dǎo)體發(fā)光裝置與新的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層之間的接觸電阻，且該接觸層可以是n型、p型或是未摻雜。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其具有一種中介層(Intermediate later)形成在束縛層與接觸層之間，其采用AlGalnN，InGaN，及InN任一組群材料所構(gòu)成，材料帶隙能量(Band-gap energy)需低于GaN束縛層，具有降低束縛層與接觸層之間電的尖峰效應(yīng)(Electricalspiking effect)。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃(Angstroms)之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，其厚度在5埃(Angstroms)以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層(Light transmitting layer)；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域之上；一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
前述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其中所述透明導(dǎo)電氧化層(TCO)的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤Z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3，LiGaO2，LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成。
本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一第一導(dǎo)電型基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該第一導(dǎo)電型基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃(Angstroms)之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，其厚度在5埃(Angstroms)以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層(Light transmitting layer)；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型基體的底面；以及一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
前述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其中所述透明導(dǎo)電氧化層(TCO)的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤Z＜2；所述第一導(dǎo)電型基體采用SiC、Si、ZnSe、GaAs、GaP、GaN以及AlN任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成。
本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一AlGalnN為中介層(Intermediate later)，形成在該第二上束縛層之上，其材料帶隙能量(Band-gap energy)需低于第二導(dǎo)電型氮化鎵，且厚度在5-500埃(Angstroms)之間；一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃(Angstroms)之間，形成在該中介層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，其厚度在5埃(Angstroms)以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層(Light transmitting layer)；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域之上；一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
前述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其中透明導(dǎo)電氧化層(TCO)的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤Z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3、LiGaO2、LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成；所述中介層采用AlGalnN、InGaN以及InN任一組群材料構(gòu)成。
本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃(Angstroms)之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，其厚度在5埃(Angstroms)
以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層(Light transmitting laycr)；一透明導(dǎo)電氧化窗口層，形成在該光導(dǎo)層之上；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵露出區(qū)域之上；一第二電極，形成在該透明導(dǎo)電氧化窗口層之上。
前述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其中所述透明導(dǎo)電氧化層(TCO)的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤Z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3、LiGaO2、LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成；所述透明導(dǎo)電氧化窗口層采用SnO2、In2O3、ITO、Cd2SnO4、ZnO、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、NiO以及AgCoO2任一組群材料構(gòu)成。
本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管的有益效果是，其具體結(jié)構(gòu)包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相(Gallium rich phase)的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000Angstroms(埃)之間，且形成在該第二上束縛層之上；一AlGaInSnO為透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，其厚度在5埃(Angstroms)以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層(Light transmitting layer)；第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域之上；第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
根據(jù)前述構(gòu)成，該透光絕緣基體可以一導(dǎo)電型基體取代，且將第一電極形成在該導(dǎo)電型基體底緣。
根據(jù)前述構(gòu)成，該AlGaInSnO光導(dǎo)層之上，還可形成一透明導(dǎo)電氧化窗口層。
通過(guò)上述技術(shù)手段，本發(fā)明氮化鎵系發(fā)光二極管可以實(shí)施生產(chǎn)，該Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層能與p型GaN束縛層形成歐姆接觸，再者，形成在該光導(dǎo)層之上的窗口層，則進(jìn)一步可增加發(fā)光及電流分散效果。
又，富含鎵相的接觸層，使其與Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層之間形成穩(wěn)固接觸面(Interface)，該接觸面可降低歐姆接觸電阻，增強(qiáng)發(fā)光效率，并可增加可靠度。
總之，本發(fā)明的氮化鎵系發(fā)光二極管，其是在富含鎵相(Gallium richphase)的氮化鎵系接觸層之上形成一新的透明導(dǎo)電氧化層(TCO)，該透明導(dǎo)電氧化層由在藍(lán)-綠區(qū)的光學(xué)特性?xún)?yōu)于Ni/Au構(gòu)成的透明導(dǎo)電層，該新的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)氧化物比現(xiàn)有技術(shù)制備過(guò)程可增加1.5至2.5倍的亮度，新的透明氧化物薄膜比Ni/Au層薄膜的導(dǎo)電率較佳。
四

圖1為現(xiàn)有發(fā)光裝置，其具有一與P型氮化鎵系束縛層12接觸的金屬光導(dǎo)電極的剖視圖。
圖2為現(xiàn)有發(fā)光裝置，其具有一與P型氮化鎵系束縛層12接觸的氧化銦錫(ITO)光導(dǎo)層的剖視圖。
圖3為本發(fā)明的透光絕緣基體116，例如是Al2O3，LiGaO2，LiAlO2以及MgAl2O4基體的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的透光導(dǎo)電基體216，例如是SiC、GaN、AlN基體上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
圖5為依據(jù)本發(fā)明的矽質(zhì)或ZnSe基體316上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的圖6為依據(jù)本發(fā)明的吸光導(dǎo)電基體416，例如是GaAs、GaP基體上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
圖7為依據(jù)本發(fā)明的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B、富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A以及氮化銦系中介層17B所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
圖8為依據(jù)本發(fā)明的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B、富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A以及透明導(dǎo)電氧化窗口層11D，例如是SnO2，In2O3，ITO，Cd2SnO4，ZnO，CuAlO2，CuGaO2，SrCu2O2，NiO，AgCoO2等等所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
圖9為比較氧化銦錫(ITO)、Ga1.6lIn6.4Sn2O16、Ga2.8In5.2Sn2O16、以及Al0.1Ga2.7In5.2Sn2O16四者的透射系數(shù)關(guān)系圖。
圖10為與本發(fā)明P型氮化鎵系的束縛層接觸的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層的電流-電壓特征圖，其中，X軸一部分為0.5V，而Y軸一部分為0.2mA。
圖11為設(shè)置在A(yíng)l2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)和p型氮化鎵系的束縛層之間的具有富含鎵相的氮化鎵系接觸層的電流-電壓特征圖，其中，X軸一部分為0.5V，而Y軸一部分為0.2mA。
圖12為設(shè)置在P型氮化鎵系束縛層12和氮化鎵系接觸層17A之間的氮化銦系中介層17B的低材料帶隙能量的電流-電壓特征圖，其中，X軸一部分為0.5V，而Y軸一部分為0.2mA。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明10為p型電極、11A為Ni/Au薄膜、11B為Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層、11C光導(dǎo)層、12第二上束縛層、13發(fā)光層、14為n型電極、15第一下束縛層、15A為n型氮化鋁鎵束縛層、17A為富含鎵相的氮化鎵系接觸層、17B氮化銦系中介層、116透光絕緣基體、117氮化鎵接觸層、216透光導(dǎo)電基體、316矽質(zhì)或ZnSe基體、416吸光導(dǎo)電基體、11D為透明導(dǎo)電氧化窗口層。
五具體實(shí)施例方式
首先提供一相同厚度的氧化銦錫(ITO)、Ga1.6In6.4Sn2O16、Ga2.8In5.2Sn2O16、以及Al0.1Ga2.7In5.2Sn2O16透明導(dǎo)電氧化層的樣本。Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)樣本的顏色由淡藍(lán)綠色(含微量的鋁質(zhì))至淡綠色(含高量的鎵質(zhì))以至綠色(含低量的鎵質(zhì))。復(fù)晶的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)膜的顏色也為綠色，但比任一Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)樣本的顏色較為深色。
參閱圖9所示，為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物的透光度，在波長(zhǎng)(λ)大于400nm時(shí)，微微地優(yōu)于氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)膜。此外，AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物在紫外線(xiàn)區(qū)域具有較低的吸收性。本發(fā)明顯示，由于增加鎵含量或是輕微的鋁含量至AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物中，可達(dá)到在藍(lán)-綠區(qū)域中具有較高透光率的效果。
透明導(dǎo)電氧化層的透射特性可由于下波長(zhǎng)范圍的材質(zhì)帶隙來(lái)決定，其可表示為λbg＝hc/Eg，而在上波長(zhǎng)則由帶電粒子密度來(lái)決定，其可表示為λp＝2π[mc2/4π(N/V)e2]1/2。
此外，材質(zhì)缺陷密度和相位關(guān)系也可決定透明導(dǎo)電氧化層的透光特性。在本發(fā)明的AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物中，當(dāng)鋁含量增加至x＞1時(shí)，AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物的透光性就會(huì)大大的降低。
由本發(fā)明的結(jié)果得知，AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物，其中x＞1時(shí)，薄層電阻增加，帶電粒子含量降低，且當(dāng)AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物中的鋁質(zhì)含量過(guò)高時(shí)，缺陷密度即會(huì)增加，而單斜晶β-Gallia相位結(jié)構(gòu)會(huì)由增加AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z化合物中的鋁質(zhì)密度超過(guò)x＞1時(shí)而受到破壞。
Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的較佳實(shí)施例可由下列公式來(lái)表示AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤z＜2。
此外，本發(fā)明中的AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z具有一正方形結(jié)構(gòu)相位，其中，鋅(Sn)結(jié)合成為一結(jié)構(gòu)元件，而不是成為像是在氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)膜內(nèi)的替代性摻雜材料。由此，新的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)與氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)膜相比較，具有較佳的穩(wěn)定性和可靠性。
另在本發(fā)明中的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層必需與p型氮化鎵系的束縛層相連接，并在200℃或更高的溫度予以韌化。借此仍會(huì)產(chǎn)生沖擊式的阻擋，并在A(yíng)l2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)和P型氮化鎵系的束縛層之間形成一不良的電阻性接觸。如圖10所示，為與本發(fā)明P型氮化鎵系的束縛層接觸的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層的電流電壓特征圖。
另，本發(fā)明在考慮Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)光導(dǎo)層的導(dǎo)電率時(shí)，其厚度必需大于5埃。
本發(fā)明為了將具有富含鎵相的氮化鎵系接觸層設(shè)置在A(yíng)l2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)和P型氮化鎵系的束縛層之間，并在200℃或更高的溫度予以韌化，富含鎵相的氮化鎵系接觸層的鎵系部分?jǐn)U散在A(yíng)lxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z的光導(dǎo)層內(nèi)，并且形成一較佳的高鎵含量的AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z界面，并與一氮化鎵系接觸層形成一良好的電阻性接觸；再者，氮化鎵系接觸層的厚度為5-1000埃。如圖11所示為設(shè)置在A(yíng)l2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)和p型氮化鎵系的束縛層之間的具有富含鎵相的氮化鎵系接觸層的電流-電壓特征圖。
具有富含鎵相的氮化鎵系接觸層與p型氮化鎵系的束縛層相比較，其具有高度不規(guī)律結(jié)構(gòu)，其中，一電流穿越一p型氮化鎵系的束縛層和一氮化鎵系接觸層，該電流尖峰出現(xiàn)在該束縛層和該接觸層之間，而該氮化銦系中介層的厚度為5-500埃。
參閱圖7所示，為顯示一氮化銦系中介層17bB，其設(shè)置在P型束縛層12和氮化鎵系接觸層17A之間，而氮化銦系中介層17B可為AlGalnN，AlInN，InGaN或是InN任一組群材料所組成，也可為p型、n型或非摻雜者。而氮化銦系中介層17B的材料帶隙能量必需低于P型氮化鎵系束縛層12。
參閱圖12所示，為設(shè)置在P型氮化鎵系束縛層12和氮化鎵系接觸層17A之間的氮化銦系中介層17B的低材料帶隙能量的電流-電壓特征圖，其可產(chǎn)生一降低電性尖峰效果的功能，其電流穿越一p型氮化鎵系的束縛層和一氮化鎵系接觸層。
參閱圖3所示，為依據(jù)本發(fā)明的透光絕緣基體116，例如Al2O3，LiGaO2，LiAlO2以及MgAl2O4基體的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖，其結(jié)構(gòu)具有一作為第一下束縛層15的n型GaN直接設(shè)置在透光絕緣基體116；一InGaN發(fā)光層13直接設(shè)置在第一下束縛層15之上；一作為第二上束縛層12的p型GaN直接設(shè)置在該InGaN發(fā)光層13之上；一富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A，形成為在該第二上束縛層12之上；一形成在第一下束縛層15的半裸露區(qū)域上的n型電極14；以及，一形成在A(yíng)l2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B頂端的p型電極10。
參閱圖4為依據(jù)本發(fā)明的第一導(dǎo)電型透光導(dǎo)電基體216，例如是SiC、GaN、AlN基體上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵錄相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖；本實(shí)施例與圖3所示的實(shí)施例的不同之處在于，設(shè)置在透光導(dǎo)電基體216下方的n型電極14。
參閱圖5所示，為依據(jù)本發(fā)明的矽質(zhì)或ZnSe基體316上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例圖。
參閱圖6所示，為依據(jù)本發(fā)明的吸光導(dǎo)電基體416，例如是GaAs、GaP基體上的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B以及富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
參閱圖7所示，為依據(jù)本發(fā)明的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B、富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A以及氮化銦系中介層17B所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖。
參閱圖8所示，為依據(jù)本發(fā)明的Al2O3-Ga2O3-In2O3-SnO2系統(tǒng)的光導(dǎo)層11B、富含鎵相的氮化鎵系接觸層17A以及透明導(dǎo)電氧化窗口層11D，例如是SnO2，In2O3，ITO，Cd2SnO4，ZnO，CuAlO2，CuGaO2，SrCu2O2，NiO，AgCoO2等等所設(shè)計(jì)的發(fā)光裝置的實(shí)施例剖視圖，其可與光導(dǎo)電極接觸，并用來(lái)改善光效率和電流擴(kuò)散，也可顧及至透明導(dǎo)電氧化物的光效率和電流擴(kuò)散以及其厚度必需大于5埃。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層，其厚度在5埃以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域之上；一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化層的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3，LiGaO2，LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成。
3.一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一第一導(dǎo)電型基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該第一導(dǎo)電型基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層，其厚度在5埃以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型基體的底面；一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化層的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤z＜2；所述第一導(dǎo)電型基體采用SiC、Si、ZnSe、GaAs、GaP、GaN以及AlN任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成。
5.一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一AlGalnN為中介層，形成在該第二上束縛層之上，其材料帶隙能量需低于第二導(dǎo)電型氮化鎵，且厚度在5-500埃之間；一富含鎵相的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃之間，形成在該中介層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層，其厚度在5埃以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域之上；一第二電極，形成在該光導(dǎo)層之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化層的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2z，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3、LiGaO2、LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成；所述中介層采用AlGalnN、InGaN以及InN任一組群材料構(gòu)成。
7.一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透光絕緣基體；一第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該透光絕緣基體之上，作為第一下束縛層；一氮化銦鎵發(fā)光層，形成在該第一下束縛層之上；一第二導(dǎo)電型氮化鎵，形成在該發(fā)光層之上，作為第二上束縛層；一富含鎵相的氮化鎵系接觸層，其厚度在5-1000埃之間，形成在該第二上束縛層之上；一AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層，其厚度在5埃以上，形成在該接觸層之上，作為光導(dǎo)層；一透明導(dǎo)電氧化窗口層，形成在該光導(dǎo)層之上；一第一電極，形成在該第一導(dǎo)電型氮化鎵露出區(qū)域之上；一第二電極，形成在該透明導(dǎo)電氧化窗口層之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化鎵系發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化層的組成為AlxGa3-x-yIn5+ySn2-zO16-2x，其中，0≤x＜2，0＜y＜3，0≤z＜2；所述透光絕緣基體采用Al2O3、LiGaO2、LiAlO2以及MgAl2O4任一組群材料構(gòu)成；所述氮化鎵系接觸層采用AlGaN、GaN以及InGaN任一組群材料構(gòu)成；所述透明導(dǎo)電氧化窗口層采用SnO2、In2O3、ITO、Cd2SnO4、ZnO、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、NiO以及AgCoO2任一組群材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化鎵系發(fā)光二極管，其包括透光絕緣基體；第一導(dǎo)電型氮化鎵，形成在透光絕緣基體上，作為第一下束縛層；氮化銦鎵發(fā)光層形成在第一下束縛層上；第二導(dǎo)電型氮化鎵形成在發(fā)光層上，作為第二上束縛層；富含鎵相的氮化鎵系接觸層，其厚度在5－1000埃間，形成在第二上束縛層上；AlGalnSnO系統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化層，厚度在5埃以上，形成在接觸層上，作為光導(dǎo)層；第一電極形成在第一導(dǎo)電型氮化鎵裸露區(qū)域上；第二電極形成在光導(dǎo)層上；透明導(dǎo)電氧化層在藍(lán)－綠區(qū)的光學(xué)特性?xún)?yōu)于Ni/Au構(gòu)成的透明導(dǎo)電層，新的Al
文檔編號(hào)H01L31/102GK1805162SQ20051006440
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者黃文杰 申請(qǐng)人:華上光電股份有限公司