发光二极管结构制造技术

本发明专利技术是关于一种具有建构式氧化薄膜接触层的发光二极管结构。此发光二极管结构是架构于一基板上，包含一形成于此基板上的缓冲层、一形成于此缓冲层上的下束缚层、一形成于此下束缚层上的发光层、一形成于此发光层上的上束缚层、一形成于此上束缚层上的建构式氧化薄膜接触层，其导电性可为Ｐ型、Ｎ型或Ｉ型，以及第一电极与第二电极（透明电极），其中透明电极形成于建构式氧化薄膜接触层上，作为发光二极管的阳极。第一电极则形成于束缚层上，并与发光层、上束缚层、接触层及透明电极隔离，作为发光二极管的阴极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种发光二极管结构，尤其是关于一种由III-V族元素(III-V group element)构成，具有建构式氧化薄膜接触层的发光二极管结构。
技术介绍
氮化镓(GaN)基外延技术自1993年为日本专家突破后，在全球掀起了氮化镓基蓝光发光二极管产业化的高潮。已知的氮化镓系发光二极管结构1(如图1所示)是形成于一基材10上，例如Al2O3的基材，其结构从下至上依序为晶核层(nucleation layer)12、用以使后续长晶更加顺利及容易的N型掺杂氮化镓的N型掺杂导电缓冲层(N-type conductive buffer layer)14、下束缚层(confinement layer)16、供做发光用的主动层(active layer)18、上束缚层20、P型氮化镓的接触层22及供做发光二极管1阳极的透明电极24，其中下束缚层16与上束缚层20的掺杂型是相反的，例如当下束缚层16为N型掺杂的氮化镓时，上束缚层20为P型掺杂的氮化镓。透明电极24的材料通常为N型掺杂，如氧化铟锡(Indium tin oxide)、氧化锡镉(Cadmium tin oxide)或极薄的金属。另外，在缓冲层14上与上、下束缚层20，16及主动层18隔离的区域上形成供做发光二极管1阴极的电极26。图2为图1中发光二极管1的发光区域范围的示意图。于发光二极管1的透明电极24及电极26上施加顺向偏压后，会使得发光二极管1导通，此时电流会自透明电极24流向主动层18。已知P型氮化镓接触层22的载子(carrier)浓度无法太高，且接触电阻高，以致电流散布(currentspreading)效应不佳。而P型透明电极24仅覆盖部份接触层22，由图2中可以看出电流流过的区域仅为与透明电极24宽度相当的区域，也因此造成发光二极管1的发光区域受到限制，无法发挥主动层18的功效，致使发光二极管1的发光效率大为降低。综上所述，已知的发光二极管结构受限于接触层的物理特性，而使其无法有效的成长高浓度的P型接触层，这使得发光二极管的制造成本提高，同时产品优良率也降低。再者，已知的发光二极管结构无法提供一个高发光效率的二极管，二极管中大部份的主动层区域没有被好好利用。再者，透明电极与接触层两者的掺杂型(导电型)并不同型，故在透明电极与接触层之间可能会产生接合面(junction)，而影响发光二极管的操作。因此，改善接触层的物理特性应可使发光二极管的发光效率获得有效的改善。台湾专利技术专利第156268号中揭示了一种掺杂的超晶格应变层(strained layer superlattices，SLS)结构作为发光二极管的接触层以提升已知发光二极管的发光效率。台湾专利技术专利公告第546859号中亦揭示了一种具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管，以使氧化铟锡层与P型氮化镓系接触层成为欧姆接触的状态，以降低二者间的电阻。虽然，这些改良或多或少对于发光效率的提升皆有助益，但仍未达到令人满意的结果。因此，本专利技术即致力于克服上述的缺点，以有效改善发光二极管的发光效率。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种具有建构式氧化薄膜接触层(ConstructiveOxide Contact Structure，COCS)的发光二极管结构。本专利技术的另一目的，是提供一种能有效降低接触层电阻的发光二极管结构，以有效改善其发光效率。根据本专利技术所指出的一种发光二极管结构，是以建构式氧化薄膜接触层结构来作为发光二极管的接触层，使其较易形成高浓度(高导电率)的接触层。当此接触层辅以适当的透明电极，可用以有效的增加发光效率及降低操作电压。以根据本专利技术所指出的建构式氧化薄膜接触层结构做为发光二极管的接触层，可不需限制接触层掺杂物的类型，而透明电极更可以与接触层具同一导电型的材料，以消除透明电极与接触层的间所产生的接合面。此外，以根据本专利技术所指出的建构式氧化薄膜接触层结构作为发光二极管的接触层，具有与透明电极有较佳的接触特性，透明电极的尺寸可以大致与主动层一致，用以提高电流通过主动层的区域，以提高主动层可发光区域，而使发光效率提高。根据本专利技术所指出的发光二极管结构，其构造简述如下根据本专利技术所指出的发光二极管结构是架构于一基板上，包含一缓冲层、一下束缚层、一发光层、一上束缚层、一接触层，及第一电极与第二电极(透明电极)。其中，第一导电型的缓冲层是形成于此基板上，第一导电型的下束缚层则形成于此第一导电型的缓冲层上，其中下束缚层的掺杂物与导电缓冲层的掺杂物为同型，例如同为P型或N型掺杂物。发光层是形成于下束缚层上，而第二导电型的上束缚层则形成于发光层上，其中上束缚层的掺杂物与下束缚层的掺杂物为不同型，例如其一为P型掺杂物，另一则为N型掺杂物。第二导电型半导体化合物材料，形成于上束缚层上供做接触层。此接触层为建构式氧化薄膜接触层，其导电性可为P型、N型或I型。至于透明电极则形成于接触层上，作为发光二极管的阳极。第一电极则形成于下束缚层上，并与发光层、上束缚层、接触层及透明电极隔离，作为发光二极管的阴极。前述的透明电极与建构式氧化薄膜接触层两者的导电型可以同型或不同型，例如两者同为P型或N型，或其一为P型，另一则为N型。本专利技术在此另提出一种具有建构式氧化薄膜接触层，架构于一基板上的发光二极管结构。其是由一形成于此基板上的导电缓冲层，一架构于缓冲层上且夹于上、下束缚层中的发光层，一形成于上束缚层上的建构式氧化薄膜接触层，其导电性可为P型、N型或I型，一形成于建构式氧化薄膜接触层上的导电型薄膜，形成于下束缚层上，并与发光层、上束缚层、接触层及透明电极隔离的第一电极，及形成于导电型薄膜上的第二电极(透明电极)。其中，导电型薄膜系作为电流分散及透光层。上束缚层的掺杂物与下束缚层的掺杂物为不同型，例如其一为P型掺杂物，另一则为N型掺杂物。前述的透明电极与建构式氧化薄膜接触层两者的导电型可以同型或不同型，例如两者同为P型或N型，或其一为P型，另一则为N型。本专利技术将通过参考下列的实施例做进一步的说明，这些实施例并不限制本专利技术前面所揭示的内容。熟习本专利技术的技艺者，可做些许的改良与修饰，但仍不脱离本专利技术的范畴。附图说明图1为显示已知含III-V族元素的发光二极管的剖面示意图；图2为显示图1中发光二极管的发光区域范围的示意图；图3为根据本专利技术所指出的发光二极管结构较佳实施例的剖面示意图；图4为根据本专利技术所指出的发光二极管结构另一实施例的剖面示意图；图5为根据本专利技术所指出的发光二极管电流-电压特性测试的数据分析图。◆习知的发光二极管结构；■本专利技术的发光二极管结构。图6为根据本专利技术所指出的发光二极管的电流-亮度测试的数据分析图。◆习知的发光二极管结构；■本专利技术的发光二极管结构。图中1发光二极管 10基材12晶核层14缓冲层16下束缚层 18主动层20上束缚层 22接触层24透明电极 26电极100发光二极管结构 120基板122缓冲层 124下束缚层126发光层 128上束缚层130接触层 132第一电极134第二电极 136导电型薄膜 具体实施例方式为使本专利技术的目的、特征及优点能更轻易地为熟习本专利技术技艺者了解，现配合附图做进一步详细说明如下根据本专利技术所指出的发光二极管结构，是利用建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管结构，包括：一基板；一形成于该基板上的第一导电型缓冲层；一形成于该缓冲上的下束缚层；一形成于该下束缚层上的发光层；一形成于该发光层上的上束缚层；一形成于该上束缚层上的接触层，其为 由第二导电型半导体化合物材料所制备的建构式氧化薄膜接触层；一形成于该下束缚层上，且与该发光层、该上束缚层及该接触层隔离的第一电极；以及一形成于该接触层上的第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管结构，包括一基板；一形成于该基板上的第一导电型缓冲层；一形成于该缓冲上的下束缚层；一形成于该下束缚层上的发光层；一形成于该发光层上的上束缚层；一形成于该上束缚层上的接触层，其为由第二导电型半导体化合物材料所制备的建构式氧化薄膜接触层；一形成于该下束缚层上，且与该发光层、该上束缚层及该接触层隔离的第一电极；以及一形成于该接触层上的第二电极。2.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该建构式氧化薄膜接触层的导电性为P型、N型或I型，其是由P+GaN、Y1InN、Y2Inx1Ga1-x1N及Y3InN等四种材料所堆叠而成，其中0≤X1≤1，Y1、Y2及Y3可为P型或N型掺杂物。3.如权利要求2所述的发光二极管结构，其中该建构式氧化薄膜接触层的厚度范围在0.1～1,000纳米之间。4.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该基板是由绝缘透光材料或导电型半导体材料所制备。5.如权利要求4所述的发光二极管结构，其中该绝缘透光材料是选自由氧化铝、氮化铝、氮化镓、尖晶石、氧化锂镓及氧化铝锂所组成的族群。6.如权利要求4所述的发光二极管结构，其中该导电型半导体材料是选自由碳化硅、氧化锌、硅、磷化镓、砷化镓、硒化锌、磷化铟及加入硅杂质的导电型氮化镓所组成的族群。7.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该缓冲层其是由Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄登凯，李志翔，
申请(专利权)人：广镓光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]