專利名稱：光電組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明主要是公開一種光電組件，特別是一種在光電組件中，具有多 重半導體結構層的外延堆棧結構，利用多重半導體結構層以提高光電效 率。
背景技術：
為了改善氮化鎵化合物層的結晶質(zhì)量，必需解決在藍寶石(sapphire) 與做為發(fā)光層的氮化鎵化合物層之間的晶格匹配的問題。因此，于公知技 術中，例如美國專利公告號5,122,845(如圖1所示)是在基底100與氮化鎵 層102之間形成以氮化鋁(AlN)為主的緩沖層(buffer layer)101，且此緩沖層 101的結晶結構是以微結晶(microcry stal)或是多結晶(polycrystal)且在非結 晶硅的狀態(tài)下混合，由此緩沖層101的結晶結構可以改善在氮化鎵化合物 層103之間的晶格不匹配(crystal mismatching)的問題。又如美國專利公告 號5，290,393(如圖2所示)所示，其光電組件是以氮化鎵為主的化合物半導 體層202，例如GaxAh.xN((Xx^1)。然而，在基底200上以外延的方式形 成化合物半導體層202時，在基底200上的晶格表面圖案不佳且會影響到 后續(xù)制作藍光光電組件的質(zhì)量，因此由一緩沖層201例如G^A1^N來改 善基底200與化合物半導體202之間的晶格匹配問題。此外，請參閱美國 專利公告號5,929,466或是美國專利公告號5，909,040(如圖3所示)所揭示， 為了減少晶格不匹配的問題系以氮化鋁301做為第一緩沖層形成在基底 300上、氮化銦(InN)302做為第二緩沖層形成在第一緩沖層301上，以改 善與基底300之間的晶格不匹配的問題。然而，在上述公知技術中，所產(chǎn) 生的光電效益有其限制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光電組件的具有多重半導
7體結構層的外延堆棧結構，以減少發(fā)光層的內(nèi)部缺陷(intemal defect),以 增加發(fā)光層的發(fā)光效率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光電組件的具有多重半導體結構層 的外延堆棧結構，由多重半導體結構層的strain releasing區(qū)域的平均能隙 不等于發(fā)光層的能隙，以減少發(fā)光層與第一半導體導電層之間的晶格不匹 配的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的光電組件中的緩沖層是以容易成長 于基底的五族/二族化合物層，并且搭配具有不規(guī)則且高低起伏形狀的主動 層，使得在光電組件中，增加由發(fā)光區(qū)域所產(chǎn)生的光源亮度，且可以增加 光電組件的光電效益
具體地說，本發(fā)明提供的光電組件的外延堆棧結構，包括-
一基底；
一緩沖層，形成在該基底上，該緩沖層至少包含-一第一含氮化合物層，形成在該基底之上； 一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上； 一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆
棧結構包含
一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；
具有一平均能隙的一多重半導體結構層，形成在該第一半導體導電層 之上，至少包含
一第一半導體結構層； 一第二半導體結構層；及 一第三半導體結構層依序組成；
提供具有一能隙的一發(fā)光層，形成在該多重半導體結構層之上，且該 發(fā)光層的能隙(Eg,aetive)與該多重半導體結構層的平均能隙(Eg(avg,SRS 不相
等，(Eg(avg,sRs))鄰g，active);及
提供一第二半導體導電層，形成在該發(fā)光層之上。
所述的外延堆棧結構，其中，該第一半導體導電層至少包含一第一部份及一第二部份，且裸露出該第二部份。
所述的外延堆棧結構，其中，該多重半導體結構層可以是復數(shù)個多重 半導體結構。
本發(fā)明提供的光電組件，包含 一第一電極；
一基底，形成在該第一電極之上；
一緩沖層，形成于該基底上，該緩沖層至少包含
一第一含氮化合物層，形成在該基底之上；
一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上；
一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及
一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上；
一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆
棧結構包含
一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；
一多重半導體結構層，形成在第一半導體導電層之上，且至少包含一 組堆棧層，其中該組堆棧層至少包含
一第一半導體結構層；
一第二半導體結構層，形成在第一半導體結構層之上；及 一第三半導體結構層，形成在第二半導體結構層之上；
一發(fā)光層，形成在第三半導體結構層之上，其中該發(fā)光層的能隙 (Eg,active)不等于該多重半導體結構的平均能隙(Eg(avg,SRS))， ( (Eg(avg,SRS))
鄰g,active));
一第二半導體導電層，形成在該多重半導體結構層之上； 一透明導電層，形成在該第二半導體導電層上；及 一第二電極，形成在該透明導電層上。 本發(fā)明提供的光電組件，還包含
一基底；
一緩沖層，形成于該基底上，該緩沖層至少包含
一第一含氮化合物層，形成在該基底之上； 一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上；一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上，且具有一第一部份及一 第二部份；
一第一電極，形成在該第一半導體導電層的該第二部份之上，且該第 一電極與該第一半導體導電層的該第一部份電性分離； 一多重半導體結構層，包含
一第一半導體結構層，形成在該第一半導體導電層的該第一部份之
上；
一第二半導體結構層，形成在該第一半導體結構層；及
一第三半導體結構層，形成在該第二半導體結構層；
一發(fā)光層，形成在該多重半導體結構層之上，其中該發(fā)光層的能隙
(Eg,aetive)不等于該多重半導體結構的平均能隙(Eg(avg鄰s))， ( (Eg(avg,SRS)) 鄰g，active));
一第二半導體導電層，形成在該發(fā)光層之上； 一透明導電層，形成在該第二半導體導電層之上；及 一第二電極，形成在該透明導電層之上。 本發(fā)明提供的光電組件的制作方法，包含
提供一第一電極； 形成一基底在該第一電極之上； 形成一緩沖層在該基底之上，該緩沖層至少包含
一第一含氮化合物層，形成在該基底之上；
一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上； 一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 形成一半導體外延堆棧結構在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆棧 結構還包含
形成一第一半導體導電層在該緩沖層之上； 形成一多重半導體結構層在該第一半導體導電層之上；
形成一發(fā)光層在該多重半導體結構層之上，該發(fā)光層的能隙(Eg,active)不等于該多重半導體結構的平均能隙(Eg(avg,SRS))， ((Eg(avg,SRS)) #(Eg,aetive)); 及
形成一第二半導體導電層在該發(fā)光層之上； 形成一透明導電層在該外延堆棧結構之上；及 形成一第二電極在該透明導電層之上。 本發(fā)明提供的光電組件的制作方法，還包含 提供一基底；
形成一緩沖層在該基底之上；
形成一第一半導體導電層在該緩沖層之上；
形成一多重半導體結構層在該第一半導體導電層之上；
形成一發(fā)光層在該多重半導體結構層之上，該發(fā)光層的能隙(Eg，active) 不等于該多重半導體結構的平均能斷Eg(avg,SRS))， ((Eg(avg,SRS)) #(Eg,active)); 形成一第二半導體導電層在該發(fā)光層之上；
依序移除部份該第二半導體導電層、部份該發(fā)光層、部份該多重半導
體結構層及部份該第一半導體導電層，以裸露出部份該第一半導體導電
層，其中未裸露的部份該第一半導體導電層為一第一部份及裸露的部份該 第一半導體導電層為一第二部份；
形成一第一電極在該第一半導體導電層的該第二部份之上； 形成一透明導電層在該第二半導體導電層之上；及 形成一第二電極在該透明導電層之上。 本發(fā)明提供的光電組件的外延堆棧結構，包括 一基底；
一緩沖層，形成在該基底上；
一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆 棧結構包含
一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；
提供具有一能隙(Eg,aetive)的一發(fā)光層，形成在該第一半導體導電層之
上；
具有一平均能隙(Eg(avg,SM))的一多重半導體結構層，形成在該發(fā)光層 之上，至少包含一組由一第一半導體結構層；
一第二半導體結構層；及 一第三半導體結構層依序組成；
其中，該發(fā)光層的能隙(Eg,^ve)與該多重半導體結構層的平均能隙 (Eg(avg,sRS))不相等，(Eg(avg,SRS))#(Eg,active);及
提供一第二半導體導電層，形成在該多重半導體結構層之上。 本發(fā)明提供的光電組件的外延堆棧結構，還包括
一基底；
一緩沖層，形成在該基底上；
一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆 棧結構包含
一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；
提供具有一平均能隙(Eg(avg,SM)I)的一第一多重半導體結構層，形成在
第一半導體導電層之上；
具有一能隙(Eg,^ve)的一發(fā)光層，形成在該第一多重半導體結構層之
上；
具有一平均能隙(Eg(avg,SKS)II)的一第二多重半導體結構層，形成在該發(fā)
光層之上；
其中，該發(fā)光層的能隙(Eg,aetive)與該第一、第二多重半導體結構層的
平均能隙(Eg(avg,SRS)I,II)不相等，(Eg(avg,SRS)i,n)^Eg，aetive);及
提供一第二半導體導電層，形成在該第二多重半導體結構層之上。 所述的光電組件，其中，該多重半導體結構至少包含
一第一半導體結構層；
一第二半導體結構層；及
一第三半導體結構層依序組成。


圖1是根據(jù)公知技術中所公開的技術，表示光電組件的剖面示意圖； 圖2是根據(jù)公知技術中所公開的技術，表示以外延成長的外延晶圓的 剖面示意圖；圖3是根據(jù)公知技術中所公開的技術，表示光電組件的剖面示意圖4A及圖4B是表示本發(fā)明所描述的具有多重半導體結構的外延堆 棧結構的兩個具體實施例的剖面示意圖5A及圖5B是分別表示本發(fā)明所描述的具有多重半導體結構的外 延堆棧結構的另兩個具體實施例的剖面示意圖6A及圖6B是表示分別根據(jù)圖4A及圖4B所形成的光電組件的兩 個具體實施例的剖面示意圖7A及圖7B是表示分別根據(jù)圖5A及圖5B所形成的光電組件的另 外兩個具體實施例的剖面示意圖8是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示在發(fā)光層上下具有多重半導體 結構的光電組件的剖面示意圖；及
圖9是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示在發(fā)光層上下具有多重半導體
結構的光電組件的另一具體實施例的剖面示意圖。 附圖中主要組件符號說明
10基底 20緩沖層
22第一含氮化合物層 24五族/二族化合物層 26第二含氮化合物層 28第三含氮化合物層 30第一半導體導電層
40多重半導體結構層 40a第一堆棧層 40b第二堆棧層
42、 42a、 42b第一半導體結構層 44、 44a、 44b第二半導體結構層 46、 46a、 46b第三半導體結構層 50發(fā)光層
60第二半導體導電層 70透明導電層80第一電極
90第二電極
100基底
101緩沖層
102氮化鎵層
103氮化鎵化合物層
200基底
201緩沖層
202化合物半導體層
300基底
301第一緩沖層
302第二緩沖層
具體實施例方式
本發(fā)明在此所探討的方向為一種光電組件及其制作方法。 本發(fā)明的光電組件的外延堆棧結構，包含 一基底； 一緩沖層形成在 基底上； 一光電組件的一外延堆棧結構在基底之上，其中外延堆棧結構更 包含第一半導體導電層、發(fā)光層、多重半導體結構層在第一半導體導電層 及發(fā)光層之間，及第二半導體導電層。其中多重半導體結構層至少包含第 一半導體結構層、第二半導體結構層及第三半導體結構層，且依序重復堆 棧在第一半導體導電層之上。
本發(fā)明還公開一種光電組件的外延堆棧結構，包含 一基底；具有第 一部份及第二部份的第一半導體導電層在基底之上； 一多重半導體結構層 在第一半導體導電層的第一部份上；其中多重半導體結構層至少包含:第一 半導體結構層、第二半導體結構層及第三半導體結構層； 一發(fā)光層在多重 半導體結構層之上及第二半導體導電層在發(fā)光層之上。其中，多重半導體 結構層至少包含復數(shù)個第一半導體結構層、復數(shù)個第二半導體結構層及 復數(shù)個第三半導體結構層所構成，且每一第二半導體結構層堆棧在每一第 一半導體結構層與每一第三半導體結構層之間，使得多重半導體結構層系 以多個第一/第二/第三交錯堆棧的方式形成在第一半導體導電層及發(fā)光層
14之間。
本發(fā)明另外公開一種光電組件，包含 一第一電極； 一基底在第一電 極之上；具有多重半導體結構層的外延堆棧結構，其中外延堆棧結構層至 少包含 一第一半導體導電層在基底層之上、多重半導體結構層在第一半 導體導電層之上，其中多重半導體結構層至少包含:第一半導體結構層在第 一半導體導電層之上、第二半導體結構層在第一半導體結構層之上及第三 半導體結構層在第二半導體結構層之上；發(fā)光層在多重半導體結構層之 上；透明導電層在發(fā)光層之上；及第二電極在透明導電層之上。其中，多 重半導體結構層至少包含復數(shù)個第一半導體結構層、復數(shù)個第二半導體 結構層及復數(shù)個第三半導體結構層所構成，且每一第二半導體結構層堆棧 在每一第一半導體結構層與每一第三半導體結構層之間，使得多重半導體 結構層系以多個第一/第二/第三交錯堆棧的方式形成在第一半導體導電層 及發(fā)光層之間。
為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列描述中提出詳盡的光電組件的結 構及其步驟。顯然地，本發(fā)明的實行并未限定本領域技術人員所熟悉的特 殊細節(jié)，然而，對于本發(fā)明的較佳實施例，則會詳細描述如下。除了這些 詳細描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發(fā)明的 范圍不受限定，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤 飾，因此本發(fā)明的專利保護范圍須依本發(fā)明申請的權利要求范圍所界定的 內(nèi)容為準。
請參閱圖4A及圖4B，分別表示本發(fā)明所揭露的具有多重半導體結構 的外延堆棧結構的兩個具體實施例的剖面示意圖。首先，如圖4A所示， 提供一基底10，其材料可以是藍寶石、尖晶石(MgAl204)、氮化鎵(GaN)、 氮化鋁(A1N)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁(A1N)、磷化鎵(GaP)、 硅(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、 LAO、 LGO及玻璃材料。
接著，具有多重半導體結構層的外延堆棧結構(epi-stack structure)形成 在基底10上，其至少由第一半導體導電層30、多重半導體結構層40、發(fā) 光層50及第二半導體導電層60所構成。其中，第一半導體導電層30形 成在基底10上、多重半導體結構層40形成在第一半導體導電層30之上、 發(fā)光層50形成在多重半導體結構層40之上及第二半導體導電層60形成在發(fā)光層50之上。在此，要說明的是，本發(fā)明的另一具體實施例是將多
重半導體結構層40形成在發(fā)光層50之上方，由此型態(tài)的外延堆棧結構也
可以增加光電組件的發(fā)光效率。然而，在本發(fā)明中不再重復陳述其結構以及所產(chǎn)生的功能。
在此，多重半導體結構層40具有strain-releasing region特性，其平均能隙(Eg)不等于上層發(fā)光層50的能隙(Egactive)，即(Eg(avg,SRS))^Eg,aetive)，因此，由在第一半導體導電層30及發(fā)光層50之間所形成的多重半導體結構層40，可以減少發(fā)光層50的內(nèi)部缺陷(internal defect),特別是以多重量子井(MQW)為主的發(fā)光層50。另外，由多重半導體結構層40可以提升發(fā)光層50的發(fā)光效率，也同時可以降低發(fā)光層與第一半導體導電層30之間的晶格不匹配的問題。再者，本發(fā)明所描述的多重半導體結構層40也可以具有DBR(Distributed Bragg reflector)的功能，以增加整個半導體結構的發(fā)光效率。
在此要特別說明的是，多重半導體結構層40是由至少一個堆棧層所構成，其中第一堆棧層40a、第二堆棧層40b均是由第一半導體結構層42、第二半導體結構層44及第三半導體結構層46所構成，而第二堆棧層40b是堆棧在第一堆棧層40a上方。因此，根據(jù)本實施例，可以依設計在第二堆棧層40b上方可以再堆棧多數(shù)個堆棧層40c、 40d…(未在圖中表示)，其重復堆棧的總厚度小于或等于lum，較佳的厚度約為500nm，最佳的厚度為200nm。其中，第一半導體結構層42、第二半導體結構層44及第三半導體結構層46分別為氮化鎵(GaN)層、氮化鎵鋁(AlGaN)層及氮化銦鎵(InGaN)層。值得注意的是，在本實施例中，若將第二半導體結構層(即氮化鎵鋁層)44中的鋁的含量增加，則可以增加此結構的靜電放電(ESD)的效率也可以減低逆向電流(IR)。
在本實施例中，多重半導體結構層40的平均能隙(Eg(avg,sRS))是根據(jù)第
一、第二及第三半導體結構層42、 44、 46分別具有能隙為第一能隙Egl為3.1eV，厚度t,為2nm、第二能隙Eg2為3.647 eV，厚度t2為2nm及第三能隙Eg3為3.34eV，厚度t3為2nm，因此多重半導體結構層40的平
均能隙(Eg(avg,SRS))可以根據(jù)以下公式計算
。+ " + f 3
16故，多重半導體結構層40的平均能隙(Eg(avg,sM))為3.362 eV，而發(fā)光層50的能隙為2.696 eV，因此多重半導體結構層40大于發(fā)光層50的能隙。
另外，在本實施例中，第一半導體導電層30可以是N-type的半導體層、第二半導體導電層60可以是P-type的半導體層；發(fā)光層50可以是氮化銦鎵(InGaN)、多重量子井(MQW)或是量子井(QW)。
因此，根據(jù)圖4A可以得知，在形成光電組件的基本半導體結構中，在發(fā)光層50之上下側邊形成一個n型的半導體導電層(第一半導體導電層)30及P型半導體導電層(第二半導體導電層)60，這可以使得n型半導體導電層30及p型半導體導電層60中的電子及電動能夠在施加適當?shù)钠珘旱暮?，能夠被驅動至發(fā)光層50中，而產(chǎn)生復合(recombination)后發(fā)出光線。同時，本發(fā)明所描述的光電組件的外延堆棧結構亦可作為發(fā)光二極管(LED)、激光(Laser)、光偵測器(photodetector)或是面射型激光(VCSEL)等組件的基本外延堆棧結構。
值得注意的是，在本實施例中，緩沖層20為一選擇性結構可以形成在基底10之上，因此，在本發(fā)明另一具體實施例中，如圖4B所示，以藍寶石做為基底10，先將其置入一 MOVPE的反應容器中，之后于此基底10上形成一緩沖層(buffer layer)20，此緩沖層20為multi-strain releasinglayer結構，以此可以得到質(zhì)量良好的氮化鎵層。在此，緩沖層20由一第一含氮化合物層(compound layer)22 、五族/二族化合物(II-V groupcompoimd)層24、第二含氮化合物層26及第三含氮化合物層28所構成。
第一含氮化合物層22形成在基底10上，主要是以氮化鎵材料為主的含氮化物化合物層，例如氮化鋁鎵銦(八1^^^,>0層，其中x^0， y^0，Oix+ySl。接著，在第一含氮化合物層22上形成一五族/二族化合物層24，其中五族/二族化合物層24的二族(II group)元素可以選自于下列的族群:鋅(Zn)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)、鋅(Zn)、鎘(Cd)及汞(Hg);及五族(Vgroup)元素可以是氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或鉍(Bi)。因此，可以由上述二族材料與五族材料的任意組成，而可以形成適用于本發(fā)明中所需要的五族/二族化合物層24。
根據(jù)以上所述，形成五族/二族化合物層24的方式是以含鎂的前驅物(precursor)，例如 ， DCp2Mg(bis(cyclopentadienyl)Magnesium)或是Bis(methylcyclopentadienyl)Magnesium在反應容器內(nèi)導入氨氣(,3)并進行反應，且以金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)，形成氮化鎂(MgxNy)。由此，可以在外延堆棧結構的第一含氮化合物層22上形成厚度約為10埃的氮化鎂作為五族/二族化合物層24，且其粗糙度約小于10nm;而在本發(fā)明的一較佳實施例中，此五族/二族化合物層24的最適粗糙度約為2nm。由于五族/二族化合物層24的材料可以在第一含氮化合物層22上成長，且其能隙能量(band-gap energy)小于傳統(tǒng)的五族/三族化合物材料(III-Vgroup),例如，由公知技術中可知五族/二族化合物材料如，Zn3As2的能隙能量約為0.93eV， Zii3N為3.2eV， Zn3P3為1,57eV及Mg3N2為2.8eV,而傳統(tǒng)以五族/三族化合物為主的氮化鎵，其能隙能量約為3.34 eV。因此，由能隙能量得知，五族/二族化合物層24有良好的奧姆接觸。
緊接著，在五族/二族化合物層24上依序形成第二含氮化合物層26及第三含氮化合物層28，其中，第二含氮化合物層26是以至少含有氮化鎵為主的材料，例如氮化鋁鎵(AlGaN)的化合物層，以及第三含氮化合物層28是主要是以氮化鎵材料為主的含氮化合物層，例如氮化鋁鎵銦(AlxInyGai.x.yN)層，其中x^0， y^0， O^x+y^l,且于形成第三含氮化合物層28時其形成溫度約為90(TC至1300°C，相對于第一及第二含氮化合物層(22，26)的外延溫度而言為高溫，因此，由第一含氮化合物層22、五族/二族化合物層24、第二含氮化合物層26及第三含氮化合物層28所構成的緩沖層20為一 multi-strain releasing layer結構，由此可以得到質(zhì)量良
好的外延堆棧結構。
接著，參考圖5A，表示本發(fā)明所揭露的具有多重半導體結構的外延堆棧結構的另一剖面示意圖。在此要說明的是，在圖5A中的結構、形成方式以及材料特性等等均與圖4A相同，在此不再贅述。然而在圖5A與圖4A中之間的差異性在于，在基底10之上方形成第一半導體導電層30、多重半導體結構層40、發(fā)光層50及第二半導體導電層60后，使用一蝕刻工藝，直接將此外延堆棧結構中的部份第二半導體導電層60、發(fā)光層50、多重半導體結構層40及第一半導體導電層30移除，并曝露出部份的第一半導體導電層30(即第二部份)。接著參閱圖5B，與圖4B相似，即在基底10上方，形成一在緩沖層20。接著，在緩沖層20上依序以外延方式形成第一半導體導電層30、多重半導體結構層40、發(fā)光層50及第二半導體導電層60。接著，同樣地，使用一蝕刻工藝，依序將此外延堆桟結構中的部份第二半導體導電層60、部份發(fā)光層50、部份多重半導體結構層40及部份第一半導體導電層30，并曝露出部份的第一半導體導電層30(即第二部份)。
另外，請參閱圖6A，表示根據(jù)圖4A所形成的光電組件的剖面示意圖。在本實施例中，基底10、外延堆棧結構的第一半導體導電層30、多重半導體結構層40、發(fā)光層50及第二半導體導電層60的結構以及形成方法與圖4A所述的實施例相同，故不再重復敘述。
如圖6A所示，光電組件包含 一第一電極80、 一基底10在第一電極80上、第一半導體導電層30形成在基底10之上、多重半導體結構層40介于第一半導體導電層30及發(fā)光層50之間及第二半導體導電層60形成在發(fā)光層50之上、透明導電層70形成在第二半導體導電層60上方及第二電極90形成在透明導電層70的上方。
在此，形成透明導電層70的方式是在具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構形成在基底10上之后，將反應容器溫度降低至室溫，然后由反應容器中取出外延芯片，并且在外延堆棧結構的第二半導體導電層60的表面上形成某一特定形狀的光罩圖樣，然后再于反應性離子蝕刻(R正)裝置中進行蝕刻。于蝕刻之后，再在整個第二半導體導電層60上形成一透明導電層70，其厚度約為2500埃，且材料可以選自于下列的族群Ni/Au、 NiO/Au、 Ta/Au、 TiWN、 TiN、氧化銦錫、氧化鉻錫、氧化銻錫、氧化鋅鋁及氧化鋅錫。
接著，在透明導電層70上形成一層厚度約為2000um的第二電極90。在本實施例中，第二半導體導電層60為一p型氮化物半導體導電層，因此第二電極90的材料可以由Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/An等合金所構成。最后，于基底10上形成第一電極80，此第一一電極80的材料可以是Au/Ge/Ni合金或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au或是W/A1合金。因此，根據(jù)以上所述，即可以得到一個具體的光電組件，在此要說明的是由于電極(80,90)在光電組件的工藝中為一公知技術，故在本發(fā)明中不再進一步的敘述。
另外，在本發(fā)明中提出另一光電組件的具體實施例，是在基底10上
方形成一緩沖層20，圖6B所示。因此，光電組件至少包含第一電極80、基底10形成在第一電極80上、 一緩沖層20形成在基底IO上方、 一第一半導體導電層30形成在緩沖層20上方、 一多重半導體結構層40形成在第一半導體導電層30上方、 一發(fā)光層50形成在多重半導體結構層40上方、第二半導體導電層60形成在發(fā)光層50上方、透明導電層70形成在第二半導體導電層60上方及第二電極卯形成在透明導電層70上方。
同樣地，在此具體實施例中，多重半導體結構層40是由多數(shù)個堆桟層40a及40b或40c、 40d…(未在圖中表示)所構成，且每一個堆棧層40a、40b均是由第一半導體結構層42/第二半導體結構層44/第三半導體結構層46所構成。
在圖6A或圖6B中所描述的多重半導體結構層40的平均能隙(Eg(avg,sRs))可以根據(jù)第一、第二及第三半導體結構層42、 44、 46的能隙來計算得到，其中，分別第一半導體結構層42的能隙為E^為3.1eV，厚度t,為lnm、第二半導體結構層44的能隙Eg2為3.657 eV，厚度12為1.5 nm及第三半導體結構層46的能隙Eg3為3.34eV，厚度t3為lnm，因此，多
重半導體結構層40的平均能隙(Eg(avg,sRS))同樣可以根據(jù)上述的公式計算得
到為3.378 eV，較發(fā)光層50的能隙(2.696 eV)大。
緊接著，參閱圖7A，表示根據(jù)圖5A所形成的光電組件的另一具體實施例的剖面示意圖。在圖7A中，光電組件包含 一基底10、 一緩沖層20、具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構、透明導電層70及第一電極80及第二電極90，其中緩沖層20形成在基底10上、具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構形成在緩沖層20上，其中具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構具有第一部份及第二部份，且第一部份遠離第二部份、透明導電層70形成在具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構的第一部份之上、第一電極80形成在具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構的第二部份之上，以及第二電極90形成在透明導電層70之上。
在本實施例中，可以在完成光電組件的外延堆棧結構后，使用由蝕刻工藝，直接將光電組件的具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構中的
20部份第二半導體導電層60、發(fā)光層50及第一半導體導電層30移除，并裸露出部份的第一半導體導電層30(即第二部份)。接著，再在第二半導體導電層60上依序形成透明導電層70及第二電極90以及在曝露出的第一半導體導電層30(第二部份)上形成第一電極80。
緊接著，參閱圖7B，表示根據(jù)圖5B所形成的光電組件的另一具體實施例的剖面示意圖。在圖7B中，是在基底10上形成一緩沖層20，因此，此光電組件包含 一基底IO、 一緩沖層20、具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構、透明導電層70及第一電極80及第二電極90，其中具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構形成在緩沖層20上，其中具有外延堆棧結構至少包含具有第一部份及第二部份的第一半導體導電層30，且第一部份遠離第二部份、多重半導體結構層40形成在第一半導體導電層30的第一部份，且裸露出第一半導體導電層30的第二部份、發(fā)光層50形成在多重半導體結構層40上、第二半導體導電層60形成在發(fā)光層50之上、透明導電層70形成在第二半導體導電層60之上以及第二電極90形成在透明導電層70上。
根據(jù)以上所述，可以在完成光電組件的外延堆棧結構后，使用由蝕刻工藝，直接將光電組件的具有多重半導體結構層40的外延堆棧結構中的部份第二半導體導電層60、部份發(fā)光層50、部份多重半導體結構層40及部份第一半導體導電層30移除，并裸露出部份的第一半導體導電層30(即第二部份)。接著，再在第二半導體導電層60上依序形成透明導電層70及第二電極90以及在曝露出的第一半導體導電層30(第二部份)上形成第一電極80。
請參閱圖8，是根據(jù)本發(fā)明的光電組件的另一具體實施例的剖面示意圖。如圖8所示，光電組件包含 一第一電極80、 一基底10形成在第一電極80上、 一緩沖層20形成在基底10上、第一半導體導電層30形成在緩沖層20之上、第一多重半導體結構層40a形成在第一半導體導電層30之上、 一發(fā)光層50形成在第一多重半導體結構層40a之上、 一第二多重半導體結構層40b形成在發(fā)光層50之上、第二半導體導電層60形成在第二多重半導體結構層40b之上、透明導電層70形成在第二半導體導電層60之上以及第二電極90形成在透明導電層之上。另外，請參考圖9，是根據(jù)本發(fā)明所揭露的光電組件的又一具體實施例的剖面示意圖。此光電組件包含提供一基底IO、在基底10上形成緩
沖層20、具有第一部份及第二部份的第一半導體導電層30形成在緩沖層20上、第一多重半導體結構層40a形成在第一半導體導電層30的第一部份上、 一發(fā)光層50形成在第一多重半導體結構層40a之上、第二多重半導體結構層40b形成在發(fā)光層50之上、第二半導體導電層60形成在第二多重半導體結構層40b之上、透明導電層70形成在第二半導體電導層60之上、第一電極80形成在第一半導體導電層30的第二部份之上以及第二電極90形成在透明導電層70之上。
在圖8及圖9所表示的兩個具體實施例中，在發(fā)光層50之上下分別形成第一多重半導體結構層40a及第二多重半導體結構層40b，且第一多重半導體結構層40a及第二多重半導體結構層40b均是由第一半導體結構層42a/42b/第二半導體結構層44a/44b/第三半導體結構層46a/46b所構成。在此具體實施例中，在第一多重半導體結構層40a中的第一半導體結構層42a為氮化銦鎵(InGaN)層，且具有能隙(Eg)為3.1 eV、厚度為1.5 nm;第二半導體結構層44a為氮化鎵鋁(AlGaN)層，具有能隙為3.647 eV，厚度為2 nm;及第三半導體結構層46a為氮化鎵(GaN)層，具有能隙為3.34 ev、厚度為lnm,因此，第一多重半導體結構層40a的平均能隙(Eg(avg,sRs)I)為3.396。另外，在第二多重半導體結構層40b的第一半導體結構層42b為氮化銦鎵(InGaN)層，且具有能隙(Eg)為3.1 eV、厚度為1.5nm;第二半導體結構層44b為氮化鎵鋁(AlGaN)層，具有能隙為3.543 eV， t為1 nm;及第三半導體結構層44c為氮化鎵(GaN)層，具有能隙為3.34 eV，厚度為1.5nm。因此，第二多重半導體結構層40b的平均能隙(Eg(avg,sRs)II)為3.30 eV。而發(fā)光層50的能隙(Eg)為2.696 eV，由上述得知，第一多重半導體結構層40a及第二多重半導體結構層40b的平均能隙與發(fā)光層50的能隙不同，因此，可以提升發(fā)光層50的發(fā)光效率，也同時可以降低發(fā)光層50與第一半導體導電層30之間的晶格不匹配的問題。
顯然地，依照上面實施例中的描述，本發(fā)明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求范圍內(nèi)加以理解，除了上述詳細描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實施例中施行。上述僅為本發(fā)明的較佳實施例而己，并非用以限定本發(fā)明的權利要求范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示
的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種光電組件的外延堆棧結構，包括一基底；一緩沖層，形成在該基底上，該緩沖層至少包含一第一含氮化合物層，形成在該基底之上；一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上；一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上；一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆棧結構包含一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；具有一平均能隙的一多重半導體結構層，形成在該第一半導體導電層之上，至少包含一第一半導體結構層；一第二半導體結構層；及一第三半導體結構層依序組成；提供具有一能隙的一發(fā)光層，形成在該多重半導體結構層之上，且該發(fā)光層的能隙(Eg，active)與該多重半導體結構層的平均能隙(Eg(avg，SRS))不相等，(Eg(avg，SRS))≠(Eg，active)；及提供一第二半導體導電層，形成在該發(fā)光層之上。
2、 如權利要求1所述的外延堆棧結構，其中，該第一半導體導電層 至少包含一第一部份及一第二部份，且裸露出該第二部份。
3、 如權利要求1所述的外延堆棧結構，其中，該多重半導體結構層 可以是復數(shù)個多重半導體結構。
4、 一種光電組件，包含 一第一電極；一基底，形成在該第一電極之上；一緩沖層，形成于該基底上，該緩沖層至少包含一第一含氮化合物層，形成在該基底之上；一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上； 一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆 棧結構包含一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；一多重半導體結構層，形成在第一半導體導電層之上，且至少包含一 組堆棧層，其中該組堆棧層至少包含 一第一半導體結構層；一第二半導體結構層，形成在第一半導體結構層之上；及一第三半導體結構層，形成在第二半導體結構層之上；一發(fā)光層，形成在第三半導體結構層之上，其中該發(fā)光層的能隙(Eg，active)不等于該多重半導體結構的平均能隙(Eg(avg,sRs))， ( (Eg(avg,SRS)) 鄰g,active));一第二半導體導電層，形成在該多重半導體結構層之上； 一透明導電層，形成在該第二半導體導電層上；及 一第二電極，形成在該透明導電層上。
5、 一種光電組件，包含 一基底；一緩沖層，形成于該基底上，該緩沖層至少包含 一第一含氮化合物層，形成在該基底之上； 一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上； 一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上，且具有一第一部份及一第二部份；一第一電極，形成在該第一半導體導電層的該第二部份之上，且該第 一電極與該第一半導體導電層的該第一部份電性分離； 一多重半導體結構層，包含一第一半導體結構層，形成在該第一半導體導電層的該第一部份之上；一第二半導體結構層，形成在該第一半導體結構層；及一第三半導體結構層，形成在該第二半導體結構層；一發(fā)光層，形成在該多重半導體結構層之上，其中該發(fā)光層的能隙(Eg ， active )不等于該多重半導體結構的平均能隙(Eg(avg,SRS)) ， ( (Eg(aVg,SRS))一第二半導體導電層，形成在該發(fā)光層之上； 一透明導電層，形成在該第二半導體導電層之上；及 一第二電極，形成在該透明導電層之上。
6、 一種光電組件的制作方法，包含-提供一第一電極； 形成一基底在該第一電極之上； 形成一緩沖層在該基底之上，該緩沖層至少包含 一第一含氮化合物層，形成在該基底之上； 一五族/二族化合物層，形成在該含氮化合物之上； 一第二氮化合物層，形成在該五族/二族化合物層之上；及 一第三氮化合物層，形成在該第二氮化合物層之上； 形成一半導體外延堆棧結構在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆棧結構還包含形成一第一半導體導電層在該緩沖層之上； 形成一多重半導體結構層在該第一半導體導電層之上；形成一發(fā)光層在該多重半導體結構層之上，該發(fā)光層的能隙(Eg,active) 不等于該多重半導體結構的平均能斷Eg(avg,SRS))， ((Eg(avg,sRs)) #(Eg,aetive));及形成一第二半導體導電層在該發(fā)光層之上； 形成一透明導電層在該外延堆棧結構之上；及 形成一第二電極在該透明導電層之上。
7、 一種光電組件的制作方法，包含提供一基底；形成一緩沖層在該基底之上；形成一第一半導體導電層在該緩沖層之上；形成一多重半導體結構層在該第一半導體導電層之上；形成一發(fā)光層在該多重半導體結構層之上，該發(fā)光層的能隙(Eg,active) 不等于該多重半導體結構的平均能斷Eg(avg,sRS))， ((Eg(avg,SRS)) #(Eg,active));形成一第二半導體導電層在該發(fā)光層之上；依序移除部份該第二半導體導電層、部份該發(fā)光層、部份該多重半導 體結構層及部份該第一半導體導電層，以裸露出部份該第一半導體導電 層，其中未裸露的部份該第一半導體導電層為一第一部份及裸露的部份該第一半導體導電層為一第二部份；形成一第一電極在該第一半導體導電層的該第二部份之上； 形成一透明導電層在該第二半導體導電層之上；及 形成一第二電極在該透明導電層之上。
8、 一種光電組件的外延堆棧結構，包括 一基底；一緩沖層，形成在該基底上；一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆棧結構包含一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；提供具有一能隙(Eg,actWe)的一發(fā)光層，形成在該第一半導體導電層之上；具有一平均能隙(Eg(avg,SRS))的一多重半導體結構層，形成在該發(fā)光層 之上，至少包含一組由一第一半導體結構層；一第二半導體結構層；及一第三半導體結構層依序組成；其中，該發(fā)光層的能隙(Eg,aetive)與該多重半導體結構層的平均能隙(Eg(avg,SRS》不相等，(Eg(avg,SRS))#(Eg，active);及提供一第二半導體導電層，形成在該多重半導體結構層之上。
9、 一種光電組件的外延堆棧結構，包括 —基底；一緩沖層，形成在該基底上；一半導體外延堆棧結構，形成在該緩沖層之上，其中該半導體外延堆棧結構包含-一第一半導體導電層，形成在該緩沖層之上；提供具有一平均能隙(Eg(avg,SRS)I)的一第一多重半導體結構層，形成在第一半導體導電層之上；具有一能隙(Eg,aetive)的一發(fā)光層，形成在該第一 多重半導體結構層之上；具有一平均能隙(Eg(avg，sRs)II)的一第二多重半導體結構層，形成在該發(fā) 光層之上；其中，該發(fā)光層的能隙(Eg,^ve)與該第一、第二多重半導體結構層的 平均能隙(Eg(avg,SRS)I,II)不相等，(Eg(avg,SRS)I,II)^Eg,active);及提供一第二半導體導電層，形成在該第二多重半導體結構層之上。
10、如權利要求9所述的光電組件，其中，該多重半導體結構至少包含一第一半導體結構層； 一第二半導體結構層；及 一第三半導體結構層依序組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電組件的外延堆棧結構，包含一基底；一緩沖層形成在基底上；一光電組件的具有多重結構層的外延堆棧結構形成在基底之上，其中外延堆棧結構包含第一半導體導電層、發(fā)光層、多重半導體結構層在第一半導體導電層及發(fā)光層之間及第二半導體導電層在發(fā)光層之上，其中，多重半導體結構層至少包含復數(shù)個第一半導體結構層、復數(shù)個第二半導體結構層及復數(shù)個第三半導體結構層所構成，且每一第二半導體結構層堆棧在每一第一半導體結構層與每一第三半導體結構層之間，使得多重半導體結構層是以第一/第二/第三交錯堆棧的方式形成在第一半導體導電層及發(fā)光層之間。
文檔編號H01S5/00GK101599518SQ200810109900
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權日2008年6月5日
發(fā)明者蔡宗良 申請人:廣鎵光電股份有限公司