本发明专利技术关于一种氮化物半导体结构及半导体发光元件。该氮化物半导体结构主要于发光层与n型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层，应力释放层由不超过8对彼此交替堆栈的InxGa1-xN层及InyGa1-yN层所构成，其中x及y为满足0＜x＜1、0＜y＜1、x＜y。该半导体发光元件至少包含上述氮化物半导体结构，一基板以及二相配合地提供电能的n型电极与p型电极。由此，具较少堆栈层数的应力释放层能有效减小因晶格不匹配所产生的残余应力与磊晶缺陷，且具次微米厚度(优选为0.1-0.5微米)的应力释放层使得于磊晶过程中，精确控制组成比例，以有效掌控发光二极管的质量。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术关于一种氮化物半导体结构及半导体发光元件。该氮化物半导体结构主要于发光层与n型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层，应力释放层由不超过8对彼此交替堆栈的InxGa1-xN层及InyGa1-yN层所构成，其中x及y为满足0＜x＜1、0＜y＜1、x＜y。该半导体发光元件至少包含上述氮化物半导体结构，一基板以及二相配合地提供电能的n型电极与p型电极。由此，具较少堆栈层数的应力释放层能有效减小因晶格不匹配所产生的残余应力与磊晶缺陷，且具次微米厚度(优选为0.1-0.5微米)的应力释放层使得于磊晶过程中，精确控制组成比例，以有效掌控发光二极管的质量。【专利说明】氮化物半导体结构及半导体发光元件
本专利技术有关于一种氮化物半导体结构及半导体发光元件，尤其是指一种于发光层与η型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层的氮化物半导体结构及半导体发光元件，属于半导体
。
技术介绍
近年来，发光二极管的应用面日趋广泛，已成为日常生活中不可或缺的重要元件；且发光二极管可望取代现今的照明设备，成为未来新世代的固态照明元件，因此发展高节能、高效率及更高功率的发光二极管将会是未来趋势；氮化物LED由于具有元件体积小、无汞污染、发光效率高及寿命长等优点，已成为最新兴光电半导体材料之一，而第三主族的氮化物的发光波长几乎涵盖了可见光的范围，更使其成为极具潜力的发光二极管材料。一般而言，氮化物发光二极管是将一缓冲层先形成于基板上，再于缓冲层上依序磊晶成长η型半导体层、发光层以及P型半导体层；接着，利用微影与蚀刻工艺移除部分的P型半导体层、部分的发光层，直至暴露出部分的η型半导体层为止；然后，分别于η型半导体层的暴露部分以及P型半导体层上形成欧姆接触的η型电极与P型电极，进而制作出发光二极管；其中，发光层为多重量子井结构(MQW)，而多重量子井结构包括以重复的方式交替设置的量子井层(well)和量子阻障层(barrier)，因为量子井层具有相对量子阻障层较低的能隙，使得在上述多重量子井结构中的每一个量子井层可以在量子力学上限制电子和电洞，造成电子和电洞分别从η型半导体层和P型半导体层注入，并在量子井层中结合，而发射出光子。然而，上述的发光二极管因诸多因素(例如:电流拥塞(current crowding)、差排缺陷(dislocation)等)，进而影响其发光效率；也因此,近几年已发展出许多技术,例如使用铟锡氧化物(Indium Tin Oxide ；ΙΤ0)当透明电极、采用覆晶结构(flip-chip)、利用图形化(PSS)的蓝宝石基板，以及使用电流阻挡层(current block layer ；CBL)等；其中一种改善η型、P型电极欧姆接触的方法,是利用超晶格(super lattices)结构,超晶格结构由数对交互堆栈的宽能隙半导体材料层以及窄能隙半导体材料层所构成，其中，宽能隙半导体材料层与窄能隙半导体材料层的材质可例如氮化铝陈氮化镓(AlGaN/GaN)或氮化铟镓/氮化镓(InGaN/GaN)来降低透明电极与发光二极管元件之间的接触电阻；而上述的InGaN/GaN超晶格结构亦可被配置于η型半导体层与发光层之间，以减小由于η型半导体层与发光层的晶格不匹配所产生的残余应力；请参阅申请号为101143115的中国台湾专利申请，专利技术名称为“氮化物半导体结构及半导体发光元件”的专利申请，其揭露了于发光层与η型载子阻隔层间配置一超晶格层，以缓冲发光层与η型载子阻隔层的晶格差异，降低其差排密度；一般而言，上述的InGaN/GaN超晶格结构包含有5_50的周期(即5_50对的InGaN/GaN)，且一对InGaN/GaN的厚度约1_5纳米；然而，于实际磊晶成长时，因超晶格结构厚度太薄(为纳米等级)，且成长层数过多，不仅使得InGaN/GaN的组成比例需经常调整，易导致缺陷(Pits)密度过高的问题，难以有效地掌控发光二极管的质量，进而影响发光二极管的发光效率。鉴于上述现有的氮化物半导体发光二极管在实际实施上仍具有多处的缺失，因此，研发出一种新型的氮化物半导体结构及半导体发光元件仍是本领域亟待解决的问题之一.
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的主要目的为提供一种氮化物半导体结构，其于发光层与η型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层，其以较少堆栈层数的应力释放层有效地减小因晶格不匹配所产生的残余应力与磊晶缺陷，且具次微米厚度的应力释放层更使得于磊晶过程中，能精确地控制InxGa1J层及InyGa1J层的组成比例，以有效地掌控发光二极管的质量。本专利技术的另一目的为提供一种半导体发光元件，其至少包含有上述的氮化物半导体结构。为达上述目的，本专利技术提供一种氮化物半导体结构，其包含一 η型半导体层、发光层与一 P型半导体层，且于发光层与一 η型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层，所述应力释放层由不超过8对彼此交替堆栈的InxGa1J层及InyGa1J层所构成，其中X及y为满足0<x<l、0<y<l、x<y的数值。根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，在上述氮化物半导体结构中，所述应力释放层的总厚度为0.1-0.5微米。根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，在上述氮化物半导体结构中，所述应力释放层具有3-5对的InxGahN层及InyGai_yN层；更优选地，其包含有重复堆栈的3对InxGapxN层及InyGai_yN层。此外，根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，于所述应力释放层中含铟量较低的InxGahN层的厚度大于含铟量较高InyGa1J层的厚度；更优选地，InxGa1J层的厚度为InyGai_yN层厚度的2倍以上。由此，以InxGahN层及InyGapyN层彼此交替堆栈所构成具次微米等级厚度的应力释放层与公知的超晶格层相较下，其具有层数较少、厚度较厚的特性，使得本专利技术的氮化物半导体结构能以较少堆栈层数的应力释放层有效地减小因晶格不匹配所产生的残余应力，且应力释放层均由氮化铟镓所构成，相较于公知使用氮化铟镓与氮化镓组合而成的超晶格结构，可使得磊晶结构的界面差排缺陷密度降低，同时具次微米厚度的应力释放层于磊晶过程中，能更精确地控制InxGa1J层及InyGa1J层的组成比例，以有效地掌控发光二极管的质量，进而提升发光二极管的效能。 根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，在上述氮化物半导体结构中，所述应力释放层中含铟量较低的InxGahN层掺杂有浓度为5 X 1016-5 X IO18CnT3的η型掺质；由此，可增加氮化物半导体的结晶性及导电性。根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，在上述氮化物半导体结构中，可于P型半导体层与发光层间进一步可配置有一P型载子阻隔层，P型载子阻隔层为氮化铝铟镓AlwlnvGai_w_vN，其中 W、v 为满足 O < w < 1、0 < v < 1、0 < w+v < I 的数值，更优选地，O<0.4,0 < 0.2 ;使得载子可局限于量子井层中，以提高电子电洞覆合的机率，增加发光效率，进而达到半导体发光元件亮度提升的功效。此外，本专利技术还提出一种半导体发光元件，其至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化物半导体结构，包含一n型半导体层、发光层与一p型半导体层，于所述发光层与所述n型半导体层间配置有一次微米等级厚度的应力释放层，所述应力释放层由不超过8对彼此交替堆栈的InxGa1‑xN层及InyGa1‑yN层所构成，其中x及y为满足0＜x＜1、0＜y＜1、x＜y的数值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王信介，李玉柱，吴俊德，林京亮，李允立，
申请(专利权)人：新世纪光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。