CN1571175A - 选择性成长的发光二极管结构 - Google Patents

选择性成长的发光二极管结构 Download PDF

Info

Publication number
CN1571175A
CN1571175A CN 03150106 CN03150106A CN1571175A CN 1571175 A CN1571175 A CN 1571175A CN 03150106 CN03150106 CN 03150106 CN 03150106 A CN03150106 A CN 03150106A CN 1571175 A CN1571175 A CN 1571175A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium nitride
type
nitride layer
emitting diode
light emitting
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
CN 03150106
Other languages
English (en)
Other versions
CN1306624C (zh
Inventor
陈隆建
蓝文厚
简奉任
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.)
Lumens Ltd By Share Ltd
Formosa Epitaxy Inc
Original Assignee
Formosa Epitaxy Inc
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 Formosa Epitaxy Inc filed Critical Formosa Epitaxy Inc
Priority to CNB031501060A priority Critical patent/CN1306624C/zh
Publication of CN1571175A publication Critical patent/CN1571175A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1306624C publication Critical patent/CN1306624C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种选择性成长发光二极管结构，是在基片表面先成长一层氧化层，将氧化层制作图案后，直接利用横向成长技术，选择性地在氧化层上生成缓冲层，之后在缓冲层上依次成长n型氮化镓层、主动层及p型氮化镓层，并制作电极完成发光二极管结构。

Description

选择性成长的发光二极管结构
技术领域
本发明涉及一种发光二极管元件的结构，特别是涉及一种以横向成长技术生成氮化镓磊晶层的发光二极管结构。
背景技术
已经公知：应用在发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等发光结构的氮化镓是化合物半导体，通常通过在蓝宝石(sapphire)基片上成长而达成，然而氮化镓与蓝宝石基片的晶格失配(lattice mismatch)约为16％，因而在蓝宝石基片上成长的化合物半导体氮化镓，其缺陷密度约为每平方厘米109个/cm2，因此影响了发光装置的可靠性和性能。
基于上述问题，中国台北专利第501289号揭示了一种横向过成长(ELO)磊晶法，其主要是对因晶格失配所引起的纵向差排(垂直基片的方向)，通过横向过成长的技术，将垂直方向传播的差排导引到横向方向，藉以改善垂直方向的缺陷密度。
此外，由于蓝宝石基片和化合物半导体氮化镓具有很高的硬度，所以在将完成晶片制造过程的发光装置切割成晶粒时，难以藉助钻石切割刀切割出形状良好的晶粒。而必须将晶片研磨到只剩下约85微米的厚度，而且还要在晶片制造过中加入隔离(isolation)工序，以帮助提高切割成品率。因此在公知技术中，依然存在需要额外使用隔离工序，以帮助提高切割成品率的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种利用横向成长技术制作的氮化镓发光结构。
本发明的又一目的是通过横向成长技术，使发光二极管结构成长的制作过程简化，并使本发明因此具有比公知技术的寄生电容值低，并获得明显提升的发光效率。
本发明主要技术内容是，在磊晶成长的发光二极管结构成长中，缓冲层于形成图案的二氧化硅层表面上，不需额外使用隔离工序，直接利用成长气体与蚀刻气体的混合比变化，进行横向成长，生成所要求的符合于图案的缓冲层。
本发明的第1项内容是一种选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，包含：
基片，该基片不具导电性；
氧化层，沉积在该基片上，经图案制作後，形成多数个不相邻独立区块，该多数个区块具有各自的横向宽度，且该多数个区块相互间具有间隙，该横向宽度区分为大宽度与小宽度，该大宽度在30微米以上，该小宽度在5微米以下，该间隙介于8到12微米间，该氧化层的成份为二氧化硅化合物；
缓冲层，以横向成长技术，在该多数个具小宽度的横向宽度而不相邻独立区块的氧化层上沉积形成後，连接成一体，其材料主要为氮化镓系列III-V族化合物；
n型氮化镓层，形成在该缓冲层上；
主动层，形成在该n型氮化镓层上，以氮化镓系列□-V族化合物为主要成份；
p型氮化镓层，形成在该主动层上；
n型欧姆接触电极，形成在n型电极形成区上，该n型电极形成区位于该n型氮化镓层上，该n型电极形成区是通过蚀刻该p型氮化镓层、该主动层及该n型氮化镓层後，使该n型氮化镓层曝露後所得，金属钛/铝(Ti/Al)沉积在该n型氮化镓层表面，形成该n型欧姆接触电极；
p型欧姆接触电极，形成在该p型氮化镓层上，其材料为镍/金铍(Ni/AuBe)，该p型欧姆接触电极的厚度介于50至200埃()间；及
多数个焊接垫(pads)，形成在该p型欧姆接触电极与该n型欧姆接触电极上，该焊接垫是一堆叠层，该堆叠层由5层金属钛/铂/铝/钛/金(Ti/Pt/Al/Ti/Au)叠加形成，该焊接垫的厚度介于3微米到1微米(μm)间。
本发明的第2项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该横向成长技术是调整氢气(H2)、氨气(NH3)及三甲基镓(TrimethylGallium，TMG)的比例。
本发明的第3项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该焊接垫的厚度为2微米(μm)。
本发明的第4项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该p型欧姆接触电极的厚度为100埃()。
本发明的第5项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该间隙值为10微米(μm)。
本发明的第6项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该n型氮化镓层的材料是硅掺杂的氮化镓系列□-V族化合物。
本发明的第7项内容是在第1项所述的选择性成长的发光二极管结构中，该p型氮化镓层的材料是镁掺杂的氮化镓系列□-V族化合物。
本发明的有益效果是使发光二极管结构成长的制作过程简化，而且比公知技术的寄生电容值低，并获得了明显提升的发光效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构氧化层示意图。
图2是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构缓冲层、n型氮化镓层、主动层及p型氮化镓层示意图。
图3是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构蚀刻部份p型氮化镓层、主动层及n型氮化镓层的示意图。
图4是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构p型欧姆接触电极的示意图。
图5是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构焊接垫的示意图。
图6是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构发光效率与公知技术的比较图。图中
1     基片               2     氧化层
20    独立区块           22    独立区块
a     间隙               b     横向宽度
c     横向宽度           3     缓冲层
4     n型氮化镓层        5     主动层
6     p型氮化镓层        7     n型欧姆接触电极
8     p型欧姆接触电极    9     焊接垫
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加明显，以下通过详细描述具体实施例并配合附图进行说明。
图1是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构氧化层示意图。将基片1置于金属有机化学汽相沉积(MOCVD)系统中，基片1可以是蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)、偏铝酸锂(LiAlO2)、镓酸锂(LiGaO2)和氮化铝(AlN)其中的一种材料。在920□水蒸气中，沉积二氧化硅化合物薄膜作为氧化层2後，制作二氧化硅薄膜的图案，形成多数个不相邻独立区块20、22，多数个区块20、22相互间具有间隙a，且区块20、22具有各自的横向宽度b、c，横向宽度b、c可区分为大宽度与小宽度，大宽度的横向宽度b在30微米以上，小宽度的横向宽度c在5微米以下，间隙a介于8到12微米间，优选值为10微米。
图2是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构缓冲层、n型氮化镓层、主动层及p型氮化镓层示意图。横向成长技术(lateralgrowth)，是使优选的选择性成长的氮化镓(GaN)系列化合物利用气体混合物在低压下成长，调整氢气(H2)、氨气(NH3)及三甲基镓(TrimethylGallium，TMG)的比例，其特殊混合比例的变化能够影响选择比，而蚀刻掉任何刚在氧化层2表面成长的小块氮化镓。如在氧化层2中，独立区块20的横向宽度b因宽度较小，因此在多数个具小宽度的横向宽度b且不相邻的独立区块20的氧化层2上沉积形成後连接成一体，这样就能成长氮化镓系列化合物的缓冲层3。而在多数个具有大宽度的横向宽度c且不相邻的独立区块22的氧化层2上，因区块22表面的成核受横向成长技术的抑制，所以不能形成氮化镓系列化合物的缓冲层3。之後在缓冲层3上依次成长n型氮化镓层4、主动层5及p型氮化镓层6。n型氮化镓层4的材料是硅掺杂的氮化镓系列□-V族化合物，主动层5是以氮化镓系列□-V族化合物为主要成份，p型氮化镓层6的材料是镁掺杂的氮化镓系列□-V族化合物。
图3是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构蚀刻部份p型氮化镓层、主动层及n型氮化镓层的示意图。在图2中的p型氮化镓层6形成後，通过乾式蚀刻技术，蚀刻一部份p型氮化镓层6、主动层5及n型氮化镓层4，以便在n型氮化镓层4形成外曝区域，在该外曝区域表面沉积金属钛/铝(Ti/Al)，制作形成n型欧姆接触电极7。
图4是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构p型欧姆接触电极的示意图。p型欧姆接触电极8被形成于p型氮化镓层6上，为促使发光二极管结构维持良好的发光效率，通常将p型欧姆接触电极8做得很薄，是沉积金属镍/金铍(Ni/AuBe)而成，p型欧姆接触电极8的厚度介于50至200埃()间，优选值为100埃()。
图5是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构焊接垫的示意图。多数个焊接垫(pads)9，形成在n型欧姆接触电极7与p型欧姆接触电极8上，以便与导电线形成电连接，焊接垫9是一堆叠层，该堆叠层由5层金属钛/铂/铝/钛/金(Ti/Pt/Al/Ti/Au)叠加形成，厚度介于3微米到1微米(μm)间，优选厚度为2微米(μm)。按照上述步骤制作完成本发明的晶粒结构。
图6是根据本发明实施例的一种选择性成长的发光二极管结构发光效率与公知技术的比较图。在变化注入电流(单位：毫安培)强度下，描绘其在相对应的光输出功率(单位：au)，再将所描绘的点相连成线，可看出本发明实施例均比公知技术的发光效率优良。
虽然以上以优选实施例揭示了本发明，但这些实施例并非用以限定本发明，任何本技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神与范围内，应当能够作各种变更与改进，而所作的各种变更与改进仍然不脱离本发明申请所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，包含：
基片，该基片不具导电性；
氧化层，沉积在该基片上，经图案制作後，形成多数个不相邻独立区块，该多数个区块具有各自的横向宽度，且该多数个区块相互间具有间隙，该横向宽度区分为大宽度与小宽度，该大宽度在30微米以上，该小宽度在5微米以下，该间隙介于8到12微米间，该氧化层的成份为二氧化硅化合物；
缓冲层，以横向成长技术，在该多数个具小宽度的横向宽度而不相邻独立区块的氧化层上沉积形成後，连接成一体，其材料主要为氮化镓系列III-V族化合物；
n型氮化镓层，形成在该缓冲层上；
主动层，形成在该n型氮化镓层上，以氮化镓系列□-V族化合物为主要成份；
p型氮化镓层，形成在该主动层上；
n型欧姆接触电极，形成在n型电极形成区上，该n型电极形成区位于该n型氮化镓层上，该n型电极形成区是通过蚀刻该p型氮化镓层、该主动层及该n型氮化镓层後，使该n型氮化镓层曝露後所得，金属钛/铝(Ti/Al)沉积在该n型氮化镓层表面，形成该n型欧姆接触电极；
p型欧姆接触电极，形成在该p型氮化镓层上，其材料为镍/金铍(Ni/AuBe)，该p型欧姆接触电极的厚度介于50至200埃()间；及
多数个焊接垫(pads)，形成在该p型欧姆接触电极与该n型欧姆接触电极上，该焊接垫是一堆叠层，该堆叠层由5层金属钛/铂/铝/钛/金(Ti/Pt/Al/Ti/Au)叠加形成，该焊接垫的厚度介于3微米到1微米(μm)间。
2.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该横向成长技术是调整氢气(H2)、氨气(NH3)及三甲基镓(TrimethylGallium，TMG)的比例。
3.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该焊接垫的厚度为2微米(μm)。
4.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该p型欧姆接触电极的厚度为100埃()。
5.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该间隙值为10微米(μm)。
6.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该n型氮化镓层的材料是硅掺杂的氮化镓系列□-V族化合物。
7.根据权利要求1所述的选择性成长的发光二极管结构，其特征在于，该p型氮化镓层的材料是镁掺杂的氮化镓系列□-V族化合物。
CNB031501060A 2003-07-16 2003-07-16 选择性生长的发光二极管结构 Expired - Lifetime CN1306624C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031501060A CN1306624C (zh) 2003-07-16 2003-07-16 选择性生长的发光二极管结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031501060A CN1306624C (zh) 2003-07-16 2003-07-16 选择性生长的发光二极管结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1571175A true CN1571175A (zh) 2005-01-26
CN1306624C CN1306624C (zh) 2007-03-21

Family

ID=34472619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031501060A Expired - Lifetime CN1306624C (zh) 2003-07-16 2003-07-16 选择性生长的发光二极管结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1306624C (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100372138C (zh) * 2005-07-13 2008-02-27 晶能光电（江西）有限公司 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法
CN101937958A (zh) * 2010-08-23 2011-01-05 厦门市三安光电科技有限公司 高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法
CN101877377B (zh) * 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
CN102354699A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 映瑞光电科技(上海)有限公司 高压氮化物led器件及其制造方法
CN103190041A (zh) * 2010-10-26 2013-07-03 加利福尼亚大学董事会 通过基底和外延层图案化限制在iii-氮化物异质结构中的应变松弛
WO2015067183A1 (zh) * 2013-11-07 2015-05-14 上海芯元基半导体科技有限公司 一种ⅲ-ⅴ族氮化物半导体外延片、包含该外延片的器件及其制备方法
CN105938975A (zh) * 2015-03-06 2016-09-14 华为技术有限公司 一种温度不敏感激光器
CN111903022A (zh) * 2019-01-31 2020-11-06 华为技术有限公司 一种半导体激光装置及其制造方法和设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1333467C (zh) * 2000-09-13 2007-08-22 晶元光电股份有限公司 白色发光二极管
CN1178304C (zh) * 2000-11-03 2004-12-01 晶元光电股份有限公司 氮化铟镓发光二极管

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100372138C (zh) * 2005-07-13 2008-02-27 晶能光电（江西）有限公司 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法
CN101877377B (zh) * 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
US8859315B2 (en) 2009-04-30 2014-10-14 Byd Company Limited Epitaxial wafer and manufacturing method thereof
CN101937958A (zh) * 2010-08-23 2011-01-05 厦门市三安光电科技有限公司 高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法
CN101937958B (zh) * 2010-08-23 2012-09-19 安徽三安光电有限公司 高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法
CN103190041A (zh) * 2010-10-26 2013-07-03 加利福尼亚大学董事会 通过基底和外延层图案化限制在iii-氮化物异质结构中的应变松弛
CN102354699A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 映瑞光电科技(上海)有限公司 高压氮化物led器件及其制造方法
CN102354699B (zh) * 2011-09-30 2016-05-25 映瑞光电科技(上海)有限公司 高压氮化物led器件及其制造方法
WO2015067183A1 (zh) * 2013-11-07 2015-05-14 上海芯元基半导体科技有限公司 一种ⅲ-ⅴ族氮化物半导体外延片、包含该外延片的器件及其制备方法
US10230018B2 (en) 2013-11-07 2019-03-12 Chip Foundation Technology Ltd. Substrate used for III-V-nitride growth and manufacturing method thereof
CN105938975A (zh) * 2015-03-06 2016-09-14 华为技术有限公司 一种温度不敏感激光器
CN111903022A (zh) * 2019-01-31 2020-11-06 华为技术有限公司 一种半导体激光装置及其制造方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN1306624C (zh) 2007-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6635901B2 (en) Semiconductor device including an InGaAIN layer
KR101077078B1 (ko) 질화 갈륨계 화합물 반도체 발광소자
US8604461B2 (en) Semiconductor device structures with modulated doping and related methods
KR101067823B1 (ko) 자외선 발광 디바이스 및 이를 제조하기 위한 방법
CN101939820B (zh) 外延生长用基板、GaN类半导体膜的制造方法、GaN类半导体膜、GaN类半导体发光元件的制造方法以及GaN类半导体发光元件
US7180088B2 (en) Nitride based semiconductor light-emitting device
US8536615B1 (en) Semiconductor device structures with modulated and delta doping and related methods
CN1208849C (zh) 制造半导体发光装置的方法及其制造的半导体发光装置
CN1147921C (zh) 氮化物半导体的生长方法、半导体器件及其制造方法
CN1340215A (zh) 氮化半导体器件及其制造方法
JPH05343741A (ja) 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法
JPH10321911A (ja) 単結晶シリコン上に化合物半導体のエピタキシヤル層を製造する方法及びそれにより製造された発光ダイオード
KR20050106356A (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조 방법, 집적형 반도체 발광장치 및 그 제조 방법, 화상 표시장치 및 그 제조 방법과조명 장치 및 그 제조 방법
CN1391293A (zh) 氮化物半导体器件及其制造方法
JP3506874B2 (ja) 窒素−３族元素化合物半導体発光素子
CN102024888B (zh) 一种发光二极管及其制作方法
TW200814369A (en) III nitride compound semiconductor laminated structure
US8138494B2 (en) GaN series light-emitting diode structure
JPH06151968A (ja) 窒素−３属元素化合物半導体発光素子
JP2001203385A (ja) 窒化物半導体発光ダイオード
KR20160123300A (ko) 광전자 반도체 칩 제조 방법 및 광전자 반도체 칩
CN1306624C (zh) 选择性生长的发光二极管结构
CN1354528A (zh) 自钝化非平面结三族氮化物半导体器件及其制造方法
JP4743989B2 (ja) 半導体素子およびその製造方法ならびに半導体基板の製造方法
KR20050096010A (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법

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
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20091218

Address after: Taoyuan County of Taiwan Province

Co-patentee after: LUMENS Limited by Share Ltd.

Patentee after: FORMOSA EPITAXY INCORPORATION

Address before: Taoyuan County of Taiwan Province

Patentee before: Formosa Epitaxy Incorporation

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20070321