CN101656280A - 发光元件 - Google Patents

发光元件 Download PDF

Info

Publication number
CN101656280A
CN101656280A CN200810144583A CN200810144583A CN101656280A CN 101656280 A CN101656280 A CN 101656280A CN 200810144583 A CN200810144583 A CN 200810144583A CN 200810144583 A CN200810144583 A CN 200810144583A CN 101656280 A CN101656280 A CN 101656280A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
light
emitting component
conductive semiconductor
doping content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200810144583A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101656280B (zh
Inventor
吕琪玮
蔡孟伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Epistar Corp
Original Assignee
Epistar Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epistar Corp filed Critical Epistar Corp
Priority to CN200810144583XA priority Critical patent/CN101656280B/zh
Publication of CN101656280A publication Critical patent/CN101656280A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101656280B publication Critical patent/CN101656280B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明揭示一具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件。此发光元件具有一导电基板，此基板之上有一粘结层；粘结层之上有一外延层结构，其包括一第一导电性半导体层，一有源层及一第二导电性半导体层；外延层结构之上有一隧穿层结构，其包括一第一掺杂浓度的第一导电性半导体层及一第二掺杂浓度的第二导电性半导体层；隧穿层结构之上有一电流散布层。

Description

发光元件
技术领域
本发明涉及一种具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件。
背景技术
发光元件中如发光二极管，其应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示装置、交通标志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。在此技艺中，目前技术人员重要课题之一为如何提高发光二极管的亮度。
已知技艺中，以磷化铝镓铟(AlGaInP)材料系列形成在p电极上的发光二极管，为了增加光取出效率(light extraction efficiency)，会在p型局限层(材料为p-Al0.5In0.5P)的上成长一个能隙大于有源层的材料，例如：p-Al0.7Ga0.3As或是p-GaP的窗户层(window layer)。为了提升电流散布(currentspreading)效果，通常会增加窗户层的厚度，例如将p-Al0.7Ga0.3As成长到7μm，或是利用HVPE将p-GaP成长到50μm。
在古典力学中，一个处于位能较低的粒子不能跃过能量障碍到达另一边，除非粒子的动能超过能障。但以量子物理的观点来看，却有此可能。隧穿效应就是指粒子可穿过比本身总能高的能量障碍。隧穿层结构须具高杂质掺杂浓度，使电子或空穴迁移率变大；且隧穿层结构厚度须很薄，才能增加电子或空穴产生隧穿效应的机率。
发明内容
本发明提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层结构包括一具第一掺杂浓度的第一导电性半导体层及一具第二掺杂浓度的第二导电性半导体层。
本发明提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层结构的第一导电性半导体层其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6×1019/cm3-1×1020/cm3。
本发明提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层结构的第二导电性半导体层其厚度为1 00-500埃，掺杂浓度为6×1019/cm3-3×1020/cm3。
本发明提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，以提升电流横向传递的效率。
本发明提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，其中电流散布层位于一隧穿层结构之上，通过隧穿层与电流散布层之间产生良好的电连接作用，降低发光二极管的顺向电压，以提高发光亮度。
本发明提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，其中电流散布层位于一隧穿层结构之上，可达到良好的电流散布效果。
附图说明
图1至图5显示依本发明一实施例的发光元件的制造流程；
图6至图12显示依本发明另一实施例的发光元件的制造流程。
附图标记说明
2～暂时基板；                         4～接合层；
6～导电性永久基板；                   7～绝缘层；
8～粘结层；                           10～电流散布层；
12～第二掺杂浓度的第二导电性半导体层；13～隧穿层结构；
14～第一掺杂浓度的第一导电性半导体层；16～上包覆层；
18～有源层；                          20～下包覆层；
22～蚀刻终止层；                      24～不透光成长基板；
25、26～欧姆接触电极；                30～电流散布层；
32～第二掺杂浓度的第二导电性半导体层；33～隧穿层结构；
34～第一掺杂浓度的第一导电性半导体层；36～上包覆层；
38～有源层；                          40～下包覆层；
42～缓冲层；                          44～透光成长基板；
100、200～发光二极管。
具体实施方式
本发明披露一种具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件及其制造方法。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图1至图12的图示。
请参照图1至图5，其绘示依照本发明第一实施例的发光元件的工艺示意图。请参照图1，本实施例的发光元件，例如一发光二极管100，其结构包含不透光成长基板24，其材料例如为n型砷化镓(GaAs)；依序在其上成长外延结构为蚀刻终止层(Etching Stop Layer)22；下包覆层(Lower CladdingLayer)20，其材料例如为n型磷化铝铟(n-type AlxInl-xP)；有源层(ActiveLayer)18，其材料例如为磷化铝镓铟((AlxGa1-x)0.5In0.5P)；上包覆层(UpperCladding Layer)16，其材料例如为p型磷化铝铟(p-type AlxInl-xP)；隧穿层结构(tunneling effect structure)13，其中包括一第一掺杂浓度的第一导电性半导体层14及一第二掺杂浓度第二导电性的半导体层12，例如：第一掺杂浓度的第一导电性半导体层14可为p+-AlxIn1-xP(其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6×1019/cm3-1×1020/cm3)及第二掺杂浓度的第二导电性半导体化合物层12可为n+-AlxIn1-xP(其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6×1019/cm3-1×1020/cm3)；电流散布层(current spreading layer)10，其材料例如为n型磷化铝铟(n-typeAlxIn1-xP)。当n型磷化铝铟在掺杂浓度为1×1018/cm3时，其电子迁移率为211cm2/Vsec，比起已知材料如n-type Al0.7Ga0.3As(在掺杂浓度为1×1018/cm3时，其电子迁移率为151cm2/Vsec)和n-type GaP高出许多(在掺杂浓度为1×1018/cm3时，其电子迁移率为125cm2/Vsec)，所以其电流散布的效果优选。此外，磷化铝铟是间接能隙材料(indirect band gap material)，可减少吸收由有源层所产生的光。
蚀刻终止层22的材料可以是任何III-V族元素的化合物半导体，只要其晶格常数可以和不透光成长基板24大致上相匹配，且蚀刻速率远低于不透光成长基板24即可。本实施例中蚀刻终止层22的优选材料为磷化铟镓(InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)。此外，若下包覆层20的蚀刻速率远低于不透光成长基板24，只要其具有足够厚度，即可以作为蚀刻终止层，而无须另一层蚀刻终止层。
本发明另提供如图2所示的结构，此结构包括一暂时基板2和一接合层4。暂时基板2的材料可为蓝宝石(Sapphire)、玻璃(Glass)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌硫(ZnSSe)。接合层4可为高分子接合层，其材料可为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide；PI)、过氟环丁烷(Perfluorocyclobutane；PFCB)、苯并环丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、旋涂式玻璃(Spin-on glass；SOG)或硅树脂(Silicone)。接合层4的材料也可为焊锡、低温金属、金属硅化物、自发性导电高分子或高分子中掺杂如铝、金、铂、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。
接着，使电流散布层10面对接合层4，将如图1所示具有电流散布层10的发光二极管接合于如图2所示的暂时基板2，再以蚀刻液(例如5H3PO4:3H2O2:3H2O或1NH4OH:35H2O2)去除不透光成长基板24以裸露下包覆层20。若使用InGaP或AlGaAs作为蚀刻终止层22，因其仍会吸收有源层产生的光，所以也须以蚀刻液去除，其结构如图3所示。
再提供如图4所示的结构，此结构包括一导电性永久基板6和一粘结层8。导电性永久基板6的材料可为硅、铜、铝、钼、金、银、碳化硅。粘结层8的材料可为焊锡、低温金属、金属硅化物、自发性导电高分子或高分子中掺杂如铝、金、铂、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。
使下包覆层20面对粘结层8，将如图3所示具有下包覆层20的发光二极管粘结于如图4所示的导电性永久基板6。再移除暂时基板2和接合层4(图未示)，再分别于导电性永久基板6下方及电流散布层10上方形成欧姆接触电极25、26，即形成发光二极管100，如图5所示。
请参照图6至图12，其绘示依照本发明第二实施例的发光元件的工艺示意图。请参照图6，本实施例的发光元件，例如一发光二极管200，其结构包含透光成长基板44，其材料例如为氧化铝(Sapphire)；依序于其上成长外延结构为缓冲层(Buffer Layer)42、下包覆层(Lower Cladding Layer)40，其材料例如为n型氮化镓(n type-GaN)或n型氮化铝铟(n type-AlInN)、有源层(Active Layer)38，其材料例如为氮化铝镓铟(AlGaInN)或氮化铟镓(InGaN)、上包覆层(Upper Cladding Layer)36，其材料例如为p型氮化镓(p-type GaN)或p型氮化铝铟(p type-AlInN)、隧穿层结构(tunneling effect structure)33，其中包括一第一掺杂浓度的第一导电性半导体层34及一第二掺杂浓度的第二导电性半导体32，例如：第一掺杂浓度的第一导电性半导体层34可为p+-AlxIn1-xN或p+-GaN(其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6×1019/cm3-1×1020/cm3)及第二掺杂浓度的第二导电性半导体层32可为n+-AlxIn1-xN或n+-GaN(其厚度为100-500埃，掺杂浓度为2×1020/cm3-3×1020/cm3)、及电流散布层(currentspreading layer)30，其材料例如为n型氮化铝铟(n-type AlxIn1-xN)或n型氮化镓(n-type GaN)。
本发明另提供如图7所示的结构，此结构包括一暂时基板2和一接合层4。暂时基板2的材料可为玻璃(Glass)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌硫(ZnSSe)。接合层4可为高分子接合层，其材料可为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide；PI)、过氟环丁烷(Perfluorocyclobutane；PFCB)、苯并环丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、旋涂式玻璃(Spin-on glass；SOG)或硅树脂(Silicone)。接合层4的材料也可为焊锡、低温金属、金属硅化物、自发性导电高分子或高分子中掺杂如铝、金、铂、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。
接着，使电流散布层30面对接合层4，将如图6所示具有电流散布层30的发光二极管接合于如图7所示的暂时基板2，再以蚀刻液或激光去除透光成长基板44及缓冲层42以裸露下包覆层40。其结构如图8所示。
再提供如图9所示的结构，此结构包括一导电性永久基板6、一绝缘层7和一粘结层8。导电性永久基板6的材料可为硅、铜、铝、钼、金、银、碳化硅、氮化铝、氮化镓。绝缘层7由一单层或多层的绝缘材料组成，其材料可为氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝等。粘结层8可为高分子接合层，其材料可为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide；PI)、过氟环丁烷(Perfluorocyclobutane；PFCB)、苯并环丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、旋涂式玻璃(Spin-on glass；SOG)或硅树脂(Silicone)。粘结层8的材料也可为焊锡、低温金属、金属硅化物、自发性导电高分子或高分子中掺杂如铝、金、铂、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。
接着，使下包覆层40面对粘结层8，将如图8所示具有下包覆层40的发光二极管接合于如图9所示的导电性永久基板6，如图10结构。再将暂时基板2及接合层4移除(如图11所示)，露出电流散布层30的上表面。接着依序蚀刻移除部分电流散布层30、第二掺杂浓度的第二导电性半导体层32、第一掺杂浓度的第一导电性半导体层34、上包覆层36、有源层38至露出下包覆层40的一部分为止，再分别于下包覆层40上方及电流散布层30上方形成欧姆接触电极25、26，即形成发光二极管200，如图12所示。
虽然本发明已以优选实施例说明如上，然其并非用以限制本发明的范围。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (10)

1.一发光元件，包含：
一导电性永久基板；
一粘结层，位于该导电性永久基板上方；
一外延层结构，位于该粘结层上方且通过该粘结层与该导电性永久基板接合；
一隧穿层结构，位于该外延层结构上方，其中该隧穿层结构包括：
一具第一掺杂浓度的第一导电性半导体层，其中该第一掺杂浓度范围至少大于6×1019/cm3；及
一具第二掺杂浓度的第二导电性半导体层，位于该第一第一导电性半导体层之上，其中该第二导电性与该第一导电性相异，且该第二掺杂浓度范围至少大于6×1019/cm3；以及
一电流散布层，位于该隧穿层结构上方。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中该外延层结构还包括：
一下包覆层，其材料可为n-AlInP；
一有源层，位于该下包覆层之上，其材料可为AlGaInP；及
一上包覆层，位于该有源层之上，其材料可为p-AlInP。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中该导电性永久基板的材料可为硅、铜、铝、钼、金、银、碳化硅、氮化铝、或氮化镓。
4.如权利要求2所述的发光元件，其中该隧穿层结构中该第一导电性半导体层其材料可为p-AlInP，其厚度范围为100至500埃之间，且该第一掺杂浓度范围为6×1019/cm3至1×1020/cm3之间。
5.如权利要求2所述的发光元件，其中该隧穿层结构中该第二导电性半导体层其材料可为n-AlInP，其厚度范围为100至500埃之间，且该第二掺杂浓度范围为6×1019/cm3至1×1020/cm3之间。
6.如权利要求2所述的发光元件，其中该电流散布层的材料可为n-AlInP，且其厚度范围为0.1μm至5μm之间。
7.如权利要求1所述的发光元件，其中该外延层结构还包括：
一下包覆层，其材料可为n-GaN或n-AlInN；
一有源层，位于该下包覆层之上，其材料可为InGaN或AlGaInN；及
一上包覆层，位于该有源层之上，其材料可为p-GaN或p-AlInN。
8.如权利要求7所述的发光元件，其中该隧穿层结构中该第一导电性半导体层其材料可为p-GaN或p-AlInN，其厚度范围为100至500埃之间，且该第一掺杂浓度范围为6×1019/cm3至1×1020/cm3之间。
9.如权利要求7所述的发光元件，其中该隧穿层结构中该第二导电性半导体层其材料可为n-GaN或n-AlInN，其厚度范围为100至500埃之间，且该第二掺杂浓度范围为2×1020/cm3至3×1020/cm3之间。
10.如权利要求7所述的发光元件，其中该电流散布层的材料为n-GaN或n-AlInN，且其厚度范围为0.1μm至5μm之间。
CN200810144583XA 2008-08-22 2008-08-22 发光元件 Active CN101656280B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810144583XA CN101656280B (zh) 2008-08-22 2008-08-22 发光元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810144583XA CN101656280B (zh) 2008-08-22 2008-08-22 发光元件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101656280A true CN101656280A (zh) 2010-02-24
CN101656280B CN101656280B (zh) 2012-01-11

Family

ID=41710469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810144583XA Active CN101656280B (zh) 2008-08-22 2008-08-22 发光元件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101656280B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101872723A (zh) * 2010-05-24 2010-10-27 无锡汉咏微电子有限公司 一种锗隧穿二极管及其制备方法
US8164084B2 (en) 2008-08-06 2012-04-24 Epistar Corporation Light-emitting device
CN102468377A (zh) * 2010-11-23 2012-05-23 孙智江 一种提高电流扩展效应的led制作方法
CN103545405A (zh) * 2013-11-11 2014-01-29 天津三安光电有限公司 氮化物发光二极管
CN103579426A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 华夏光股份有限公司 半导体装置
CN114141917A (zh) * 2021-11-30 2022-03-04 江苏第三代半导体研究院有限公司 一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004023856B4 (de) * 2004-05-12 2006-07-13 Rwe Space Solar Power Gmbh Solarzelle mit integrierter Schutzdiode und zusätzlich auf dieser angeordneten Tunneldiode
JP2008130878A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8164084B2 (en) 2008-08-06 2012-04-24 Epistar Corporation Light-emitting device
US8692227B2 (en) 2008-08-06 2014-04-08 Epistar Corporation Light-emitting device
CN101872723A (zh) * 2010-05-24 2010-10-27 无锡汉咏微电子有限公司 一种锗隧穿二极管及其制备方法
CN101872723B (zh) * 2010-05-24 2014-10-08 无锡汉咏微电子股份有限公司 一种锗隧穿二极管及其制备方法
CN102468377A (zh) * 2010-11-23 2012-05-23 孙智江 一种提高电流扩展效应的led制作方法
CN103579426A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 华夏光股份有限公司 半导体装置
CN103579426B (zh) * 2012-07-19 2016-04-27 华夏光股份有限公司 半导体装置
CN103545405A (zh) * 2013-11-11 2014-01-29 天津三安光电有限公司 氮化物发光二极管
CN103545405B (zh) * 2013-11-11 2016-03-30 天津三安光电有限公司 氮化物发光二极管
CN114141917A (zh) * 2021-11-30 2022-03-04 江苏第三代半导体研究院有限公司 一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法
CN114141917B (zh) * 2021-11-30 2024-02-23 江苏第三代半导体研究院有限公司 一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101656280B (zh) 2012-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI497745B (zh) 發光元件
US8946865B2 (en) Gallium—nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
US7675077B2 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing the same
KR101469979B1 (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
CN101969089B (zh) 一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法
TWI718182B (zh) 一種重複使用於製造發光元件的基板之方法
JP2007227939A (ja) 発光素子及びその製造方法
CN101656280B (zh) 发光元件
CN104025319A (zh) 半导体装置和制造半导体装置的方法
CN101714600A (zh) 倒装铝镓铟磷基发光二极管及其制作方法
CN103811609A (zh) 氮化物半导体发光二极管外延片、器件及其制备方法
TW201308661A (zh) 發光二極體結構與其製造方法
KR20090115906A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 위한 표면요철 형성 방법
KR101425167B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된질화물 반도체 발광소자
KR101170674B1 (ko) 불소 계열 물질이 도핑된 투명 전극층을 구비하는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
JP2007207869A (ja) 窒化物半導体発光素子
KR20090105462A (ko) 수직구조 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및이의 제조 방법
CN102569556B (zh) 具有高导通n型欧姆接触的发光二极管及制作方法
CN102522468B (zh) 具有良好n型欧姆接触的发光二极管及其制作方法
KR20090125677A (ko) 반도체 발광소자용 지지기판 및 상기 지지기판을 이용한고성능 수직구조의 반도체 발광소자
KR101131349B1 (ko) 질화물 발광 다이오드
US10777706B2 (en) Electrochemical removal of aluminum nitride substrates for electronic and optoelectronic devices
KR101202731B1 (ko) 수직형 발광 다이오드의 제조 방법
TW202038482A (zh) 半導體元件
CN102354722B (zh) 高功率发光装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant