发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种发光二极管及其制作方法。该发光二极管包含第一半导体层、位于第一半导体层上的活性层、位于活性层之上的第二半导体层，以及位于第二半导体层之上的半导体接触层。第二半导体层包含第一次层与形成于第一次层之上的第二次层，其中第二次层的材料包含AlxGa1-xN(0<x<1)，且第二次层的表面包含不规则分布的孔洞结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是涉及改善发光二极管的光电特性。
技术介绍
用于固态照明装置的发光二极管(light-emitting diode ;LED)具有耗能低、低发热、操作寿命长、防震、体积小、反应速度快以及输出的光波长稳定等良好光电特性，因此发光二极管被广泛地应用于各种照明用途上。当发光二极管在导通的情况下，通过发光二极管的电流被称做顺向操作电流(If)，在通过顺向操作电流下量测发光二极管两端的电压则被称作为顺向电压(Vf)。发光二极管的优点在于低耗能，但是在日常生活中更需要的是足够的亮光。除了增加所使用的发光二极管之外，也可增加发光二极管的操作电流以提升每个发光二极管的发光强度。但是在增加发光二极管的顺向电流时，同时会造成顺向电压与顺向电流的乘积增加，连带增加了被消耗成热能的能量。为了能让发光二极管被使用在低耗能的状况下，又同时让发光二极管能维持在足够的发光强度，降低发光二极管的顺向电压避免顺向电压与顺向电流的乘积过大，过多的能量被消耗成热能，成为促使发光二极管广泛被应用的重要研究方向。前述的发光二极管可以与其他元件组合连接以形成一发光装置，在发光装置内的元件包含了具有电路的次载体、粘结发光二极管于次载体上并使发光二极管的基板与次载体上的电路电连接的焊料，以及电连接发光二极管的电极与次载体电路的电连接结构。其中，上述的次载体可以是导线架或大尺寸镶嵌基底，以方便发光装置的电路规划并提高其发光二极管的散热效果。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种发光二极管，其包含第一半导体层、一位于第一半导体层之上的活性层、位于活性层之上的第二半导体层以及位于第二半导体层之上的半导体接触层。第二半导体层包含有第一次层与形成于第一次层之上的第二次层，其中第二次层的材料包含AlXGal-XN(0〈X〈l)，且第二次层的表面包含不规则分布的孔洞结构。本专利技术公开一种发光二极管的制作方法，包含提供一基板，形成一第一半导体层于基板之上，接着形成一活性层于第一半导体层之上，再外延形成包含AlxGahN(CKxd)的一第二半导体层于活性层之上；其中，第二半导体层的表面包含不规则分布的孔洞结构。【附图说明】图1所示为本专利技术所公开的第一发光二极管叠层的实施例；图2所示为本专利技术所公开的第二半导体层的实施例；图3所示为本专利技术所公开的第二发光二极管叠层的实施例；图4所示为本专利技术所公开的第三发光二极管叠层的实施例。主要元件符号说明100,200,300:发光二极管叠层102:基板104:超晶格层106:第一半导体层108:应变层110:活性层112:电子阻挡层114:第二半导体层 1141:第一次层1142:第一次层1143:第二次层1144:第三次层1146:第二次层116、118:半导体接触层120:透明导电氧化层【具体实施方式】图1是根据本专利技术第一实施例的第一发光二极管叠层100的剖视图，第一发光二极管叠层100包含有基板102、超晶格层104、第一半导体层106、活性层110、第二半导体层114、半导体接触层116与透明导电氧化层120。基板102的材料可包含有Ga、As、S1、C、P、Al、Ν、?、Zn、O、Li等元素或者这些元素的组合但不限于这些元素，基板102可以是导电基板、绝缘性基板或是复合基板，其中的导电基板可以是金属基板，例如包含有铝或是硅的基板；而绝缘基板可以是蓝宝石(Sapphire)基板或者是兼具导热与绝缘的陶瓷基板；又或者是复合基板，例如结合导电材料与绝缘材料以达到改变电流分布以解决电流拥挤(currentcrowding)的现象或改善基板上的反射效果以减少内部吸光的情形。此外,基板102也可以是表面上具有图形的图案化基板。基板102与第一半导体层106之间具有超晶格层104，而超晶格层104是为了减少基板102与第一半导体层106之间因为晶格常数差异所造成的应力而使用的缓冲层，以避免因为两者之间的应力造成外延结构受到破坏或者不稳固。而在其他实施例中，基板102与第一半导体层106之间更包含作为连结用途的粘着层(未绘示于图中)，以强化基板102与第一半导体层106之间的结合。当第一半导体层106为P型半导体时，第二半导体层114为相异电性的η型半导体；反之，当第一半导体层106为η型半导体时，第二半导体层114为相异电性的P型半导体，其中第一半导体层106与第二半导体层114可作为束缚层。活性层110位于第一半导体层106与第二半导体层114之间，可以是单层结构或者是由多个阱层和障壁层组成的多重量子阱层结构以发出特定波长的光线。在本实施例中，活性层110发出一主波长介于44(T470nm的蓝光，并且是一非同调性的光。在第二半导体层114内分为第一次层1141与位于第一次层1141之上的第二次层1143，且一半导体接触层116覆盖在第二次层1143之上，其中第二半导体层114的组成包含II1-V族材料，且第二次层1143的材料为AlxGa^N,其中0〈χ〈1。在邻接第二次层1143与半导体接触层116之间的一面为不规则的表面，如图1所示，并且在这不规则的表面上有不规则的孔洞结构。这些不规则表面以及不规则分布的孔洞，是以外延方式形成由AlxGahN组成的第二次层1143时同时形成，这些孔洞以不规则且深度不一的型态散布在前述的不规则表面上。于本实施例中，这些因为外延成长方式形成AlxGahN而同时造成的孔洞结构不仅分布在表面，还包含多个向下延伸的六角孔穴构造，其中至少一六角孔穴会延伸至作为束缚层的第二半导体层114的内部(未绘示于图中)。在半导体接触层116之上是透明导电氧化层120，在透明导电氧化层120之上则有一电极层(未绘示于图中)。透明导电氧化层120所使用的材料可以是ΙΤ0;半导体接触层116的材料包含能隙低于第二半导体层的材料，例如AlGaN或者InGaN，通过重度掺杂载流子的方式，可降低半导体接触层116的能隙，使得半导体接触层116在透明导电氧化层120与第二半导体层114之间形成良好的欧姆接触(Ohmic contact)。本实施例中，第一半导体层106具有第一晶格常数，位于第一半导体层106之上的活性层Iio具有第二晶格常数，而位于活性层110之上的第二半导体层114具有第三晶格常数。因第二晶格常数大于第一晶格常数，造成活性层110受到来自于第一半导体层106向外的应力，使得外延品质不佳。为了改善活性层110所受到的应力，通过选择不同的材料使第二半导体层114具有的第三晶格常数小于第一晶格常数，以对活性层110形成向内的应力，使第一发光二极管叠层100的内部达到应力平衡，提升外延品质。换句话说，第一半导体层106具有的第一晶格常数介于活性层110的第二晶格常数与第二半导体层114的第三晶格常数之间，以形成良好的外延品质，降低第一发光二极管叠层100操作时的顺向电压(Vf)。在本实施例中，位于活性层110之上的第二半导体层114包含多个具有不同杂质浓度但电性相同的次层，如图2所示。在这些多个次层中，第一次层1142最接近活性层110，第二次层1146则位于第一次层1142之上，而第三次层1144位于第一次层1142与第二次层1146之间。其中第二次层1146最接近半导体接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，包含：第一半导体层；活性层，位于该第一半导体层之上；第二半导体层，位于该活性层之上，包含第一次层与形成于该第一次层之上的第二次层，其中该第二次层的材料包含AlxGa1‑xN(0<x<1)且该第二次层的表面包含不规则分布的孔洞结构；以及半导体接触层，位于该第二半导体层之上。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，包含: 第一半导体层； 活性层，位于该第一半导体层之上； 第二半导体层，位于该活性层之上，包含第一次层与形成于该第一次层之上的第二次层，其中该第二次层的材料包含AlxGahN(0〈χ〈1)且该第二次层的表面包含不规则分布的孔洞结构；以及 半导体接触层，位于该第二半导体层之上。2.如权利要求1所述的发光二极管，其中该第一次层具有第一杂质浓度，该第二次层具有第二杂质浓度，其中该第一次层与该第二次层具有相同的导电性，并且该第二杂质浓度大于该第一杂质浓度。3.如权利要求2所述的发光二极管，其中该第二半导体层还包含第三次层，位于该第一次层与该第二次层之间，其中该第三次层具有与该第二次层相同的导电性；及其中该第三次层具有第三杂质浓度，并且该第三杂质浓度介于该第一杂质浓度以及该第二杂质浓度之间。4.如权利要求3所述的发光二极管，其中该第三次层的厚度大于该第一次层以及该第二次层，并且该第三次层不含有铝成分而该第一次层含有铝成分。5.如权利要求2所述的发光二极管，还包含电子阻挡层，介于该活性层与该第二半导体层之间，其中该电子阻挡层的材料包含AlzGa1=N(0...

【专利技术属性】
技术研发人员：林予尧，柯淙凯，曾建元，陈彦志，游俊达，凌硕均，颜政雄，吴欣显，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71