本发明专利技术所提出的氮化镓系发光二极管制作方法是先于Ｐ型氮化镓欧姆接触层的织状纹路上形成一第一接触分布（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）金属层，接着在第一接触分布金属层上形成第二及第三金属接触分布层而构成三层结构的Ｐ型透光金属导电层，此三层结构的Ｐ型透光金属导电层经由在含有氧或氮的环境中以高温合金后具有极佳的导电性，且能有效地加强Ｐ型金属电极与Ｐ型氮化镓欧姆接触层的横向接触均匀性以避免因第二接触分布金属于第三分布接触金属层中的分布不均匀所造成局部发光的现象，亦可降低工作电压并提高外部量子效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮化镓系发光二极管的领域(LED)，特别涉及一种在氮化镓系发光二极管表面上增加其发光的均匀性的透光金属导电层的结构及其制造方法。
技术介绍
已知使用蓝宝石基板成长氮化镓系列的发光二极管装置如图1所示，此为传统结构，其中包含在蓝宝石基板101上形成氮化镓系数个磊晶层，其包含一低温氮化镓缓冲层102、一高温氮化镓缓冲层103、一N型氮化镓欧姆接触层104、一氮化铟镓发光层105、一P型氮化铝镓披覆层106及一P型氮化镓欧姆接触层107，最后在该P型氮化镓欧姆接触层107上制作一P型透光金属导电层108，并制作一P型金属电极109在该P型透光金属导电层108的上以及一N型金属电极110在该N型氮化镓欧姆接触层104上。由于该氮化镓系数个磊晶层结构(即该发光二极管)的折射系数(n＝2.4)，该蓝宝石基板101的折射系数(n＝1.77)而封装用的树脂封盖材料的折射系数(n＝1.5)的分布，使得该氮化铟镓发光层105所发出的光只有接近25％能一次射出而不被其接口所反射，而其余75％的光均被蓝宝石基板101和封装用的树脂封盖材料所构成的光导结构所局限，并通过多次的接口反射而增加光被重吸收的机率进而无法有效的被取出利用，故此种发光二极管装置结构其光线取出机制受透光金属导电层的吸收及内部磊晶结构的重吸收的限制。再者，由于P型氮化镓欧姆接触层107的传导性相当低，其电阻系数一般介于1-2Ωcm且厚度约在0.1-0.5μm左右。换句话说，电流容易被局限在该P型金属电极109之下而横向分散距离大约为1μm。所以，为了将电流有效地分散以达成均匀发光，必须先将该P型透光金属导电层108制作在该P型氮化镓欧姆接触层107上且布满整个发光区域，而为了提升透光性，此P型透光金属导电层108必须相当薄，一般由镍与金形成，其厚度约介于50-500。根据已知对于镍与金所形成的透光金属导电层的研究，为了降低发光二极管装置的工作电压，必须有效地降低金属导电层与P-型氮化镓欧姆接触层的接触电阻(contact resistivity)至10-4Ωcm2。而为了增加外部量子效率，可见光波长介于400nm-00nm时，此金属导电层的透光性必须高于80％为佳，Applied Physic letters vol.74(1999)P.1275论文曾揭示将样品置于含氧之环境中退火(anneal)以利形成氧化镍(NiO)半导体中间层进而有效地降低接触电阻并增加透光性。又根据Solid-stateElectronic 47(2003)p.1741论文揭示为了有效地增加透光性，镍及金的厚度必须愈薄愈好，而为了有效地降低接触电阻，金的厚度必须愈厚愈好。如图5所示，为了有效地中断光导结构以增加发光效率，可在发光二极管表面形成织状纹路结构。图2为图1中该P型透光金属导电层108与该P型氮化镓欧姆接触层107的接口120的详细放大图。在图2中，在此种织状纹路表面上以镍与金双层金属做为该P型透光导电金属层108，通过在含氧气的环境中合金，极易造成金层108a在氧化镍层108b中的分布不均匀，亦即破坏电流横向分散的均匀性而造成局部发光的现象，如图6所示，且导致工作电压上升。所以使用镍与金双层金属结构作为该织状纹路表面结构的氮化镓系列发光二极管装置的P型透光导电金属层，在以上所述的限制下，仍有不足之处。有鉴于此，如何制作可改善该织状纹路表面结构的发光均匀性的氮化镓系列发光二极管装置的P型透光金属导电层的方法有其必要性，其可以兼顾氮化镓系列发光二极管装置的低工作电压、高外部量子效率。
技术实现思路
本专利技术所提出的氮化镓系发光二极管制作方法是先于P型氮化镓欧姆接触层的织状纹路上形成一第一接触分布(contact spreading)金属层，接着在第一接触分布金属层上形成第二及第三金属接触分布层而构成三层结构的P型透光金属导电层，此三层结构的P型透光金属导电层通过在含有氧或氮的环境中以高温合金后具有极佳的导电性。根据本专利技术所提出的P型透光金属导电层制作方法所制作的氮化镓系发光二极管，由于第一接触分布金属层非常薄，其几乎对发光层所射出的光不吸收亦不反射，且能有效地加强P型金属电极与P型氮化镓欧姆接触层的横向接触均匀性以避免因第二接触分布金属在第三分布接触金属层中的分布不均匀所造成局部发光的现象，亦可降低工作电压并提高外部量子效率。根据本专利技术所提出的P型透光金属导电层制作方法所制作的氮化镓系发光二极管在高温环境下操作并无造成第一分布接触金属层的横向分布不均匀，因此能维持元件的特性，同时具有极佳的稳定性。附图说明图1是已知技术的发光二极管结构。图2是图1中的接口120的局部放大图。图3A-D是本专利技术的制作步骤示意图。图4是图3D中的接口220的局部放大图。图5是P型欧姆接触层的织状表面6是已知技术发光二极管的局部发光图。图7是本专利技术发光二极管的均匀发光图。图中101基板 102低温缓冲层103高温缓冲层104 N型欧姆接触层105发光层106 P型披覆层107 P型欧姆接触层108 P型透光金属导电层108a金层 108b氧化镍层109 P型金属电极 110 N型金属电极120接口 201基板202低温缓冲层203高温缓冲层204 N型欧姆接触层205发光层 206 P型披覆层207 P型欧姆接触层208 P型透光金属导电层208a第一金属层208b第二金属层 208c金属氧化层209 P型金属电极 210 N型金属电极220接口具体实施方式图3A-D是本专利技术的制作步骤示意图。如图3A所示，首先提供一基板201，该基板201可为一蓝宝石(Sapphire)。接着形成一氮化镓系数个磊晶层，其材料可综合表示为BxAlyInzGa1-x-y-zNpAsq，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤p≤1，0≤q≤1，且x+y+z＝1，p+q＝1，或是BxAlyInzGa1-x-y-zNpPq，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤p≤1，0≤q≤1，且x+y+z＝1，p+q＝1。上述该氮化镓系数个磊晶层，以结构观点，其包含先于低温下在该基板201表面上磊晶成长一低温缓冲层202，该低温缓冲层202的厚度约为200-300，接着在高温下在该低温缓冲层202上形成一高温缓冲层203，该高温缓冲层203的厚度约为0.7μm。上述该低温、高温缓冲层202、203的材料是由氮化镓系化合物所组成，其可为AlxGa1-xN(0≤x≤1)。接着在该高温缓冲层203上磊晶形成一N型欧姆接触层204，该N型欧姆接触层的材料可为载子掺杂浓度约3-5e+18cm-3的N型氮化镓(N-GaN)，其成长厚度约为2-5μm。接着，形成一不含载子掺杂之氮化铟镓(InGaN)所组成的发光层205。之后，于该发光层205上成长一载子掺杂浓度约3e+17-5e+17cm-3的P型氮化铝镓(P-AlGaN)所组成的披覆层206，以及一由载子掺杂浓度约3e+17-1e+18cm-3的P型氮化镓(P-GaN)所构成的欧姆接触层207，其中该欧姆接触层207的表面为一织状结构(texturingsurface)。如图3B所示，完成上述的磊晶成长后，以一干蚀刻过程(Dry Etching)将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包含：一基板；一氮化镓系数个磊晶层于该基板上，其包含一低温缓冲层、一高温缓冲层、一Ｎ型欧姆接触层、一发光层形、一披覆层、一表面为织状结构之Ｐ型欧姆接触层；以及一Ｐ型透光金属导电 层形成于该表面为织状结构的Ｐ型欧姆接触层上。
【技术特征摘要】
1.一种氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包含一基板；一氮化镓系数个磊晶层于该基板上，其包含一低温缓冲层、一高温缓冲层、一N型欧姆接触层、一发光层形、一披覆层、一表面为织状结构之P型欧姆接触层；以及一P型透光金属导电层形成于该表面为织状结构的P型欧姆接触层上。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该氮化镓系数个磊晶层中的该P型欧姆接触层、该披覆层、该发光层与该N型欧姆接触层为一部分移除的结构，且该N型欧姆接触层具部分裸露的表面。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该氮化镓系数个磊晶层的材料可为BxAlyInzGa1-x-y-zNpAsq(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤p≤1，0≤q≤1，且x+y+z＝1，p+q＝1)，或BxAlyInzGa1-x-y-zNpPq(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤p≤1，0≤q≤1，且x+y+z＝1，p+q＝1)。4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该P型透光金属导电层包含一第一分布接触金属层形成于该P型欧姆接触层的织状结构表面上；一第二分布接触金属层形成在该第一分布接触金属层上；以及一第三分布接触金属层形成在该第二分布接触金属层上。5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，该第一分布接触金属层的材料可为金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、镁(Mg)、铌(Nb)、锆(Zr)、钨(W)其中之一。6.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，该第二与第三分布接触金属层可为ITO，ZnO，In2O3，SnO2，(LaO)CuS，(La1-xSrxO)CuS其中之一或一过渡金属以及一贵重金属系列其中之一或其氧化物所组成。7.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，该第一分布接触金属层与该第二、第三分布接触金属层的组合可为以下组合中之一(a)金(Au)、氧化镍(NiO)、金(Au)，(b)铂(Pt)、二氧化钌(RuO2)、金(Au)，(c)铂(Pt)、金(Au)、铟∶二氧化锡(In∶SnO2)，(...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖穆人，洪详竣，
申请(专利权)人：炬鑫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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