JP3105430U - 垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】 垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードの提供。
【解決手段】 酸化物ウインドウ層により、垂直電極の窒化ガリウム系発光ダイオードのフレネル反射損失及び全反射により外部発光効率を高め、且つ金属反射層を有することで、入射角に対して無選択に反射し、ゆえに反射角周波数幅を増して発光層の発射した光を反射し、且つこの構造は放熱の効果を増し静電防止の能力を増すことができ、装置の作業寿命を増し高電流駆動の応用に適合し、更に垂直電極装置はダイ製作の単位面積を減らして伝統的なワイヤボンディングパッケージ後工程に有利である。
【選択図】 図10
【解決手段】 酸化物ウインドウ層により、垂直電極の窒化ガリウム系発光ダイオードのフレネル反射損失及び全反射により外部発光効率を高め、且つ金属反射層を有することで、入射角に対して無選択に反射し、ゆえに反射角周波数幅を増して発光層の発射した光を反射し、且つこの構造は放熱の効果を増し静電防止の能力を増すことができ、装置の作業寿命を増し高電流駆動の応用に適合し、更に垂直電極装置はダイ製作の単位面積を減らして伝統的なワイヤボンディングパッケージ後工程に有利である。
【選択図】 図10
Description
本考案は垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードに係り、特に、一種の窒化ガリウム系発光ダイオードの構造を指し、且つフレネル反射損失及び全反射を下げて外部発光効率を高めることができる構造の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードに関する。
青色発光ダイオードの開発目的は三つあり、即ち、フルカラーディスプレイへの応用、交通標識灯への応用、及び白光照明ランプへの応用である。現在各種の異なる色の発光ダイオードが市販され、それは赤光、緑光、及び橙光及び黄光がある。ただし青光と緑光の発光体は、ディスプレイに使用できる程度の高効率と高輝度を達成するには今だ研究開発段階にある。窒化インジウムガリウム/窒化ガリウム/アルミニウム窒化ガリウムを基礎材料として高輝度の青光及び緑光発光体を製造し、既に発展し成熟した赤光発光ダイオードと組み合わせれば、フルカラーディスプレイの開発目標を達成できる。このほか、従来より使用されている電球型交通標識は、電球装置が電力を消耗し、寿命が短く、且つ擬似点灯の状況(太陽が電球に直射する時)を発生して交通事故をまねきやすいことから、高輝度の赤青緑の発光ダイオードが伝統的な電球の代わりに採用されるようになり、大幅に交通標識の鮮明度を高めている。青色発光ダイオードの技術を僅かに改良すれば、青光半導体レーザーを開発でき、このような短波長青光半導体レーザーは現在ディスクドライブ装置に使用されている赤光半導体レーザー(光学読み書きヘッド)に較べて、ディスク記録容量を三倍以上に増すことができる。即ち、将来的には12インチのディスク上に約3時間の動態画像を記録できるようになり、これは人々を興奮させる情報である。青光発光ダイオードチップにイットリウムアルミニウムガーネット黄光蛍光粉を加え、青光で黄色蛍光粉を励起し黄光を発生し、一部の青光を放射させ、青黄混合後の白光を形成することができる。白光発光ダイオードの長所は相当に多い。即ち、寿命が長く、節電でき、低電圧駆動で、安全で環境保護効果を有し、このため21世紀の照明光源と見なされている。地下ガリウムも紫外光発光ダイオードを形成でき、それは短波長光源であり、短波長光源は高エネルギー光源に属し、このため医療、食品処理、温室栽培等の各種の新興の用途に応用されうる。
周知の技術中、サファイヤ基板を使用して製造された窒化ガリウム系発光ダイオードは、基板が絶縁性で導電不能であるため、横方向電極構造を形成する必要がある。図1に示されるように、それは、サファイヤ絶縁基板100’の上に、バッファ層110’、n型半導体層120’、発光層130’、p型半導体層140’、第1電極142’、及び第2電極122’がエピタキシャル成長させられてなる。このほか、周知の技術中には炭化シリコン(Silicon Carbide)を窒化ガリウム系発光ダイオードの基板としたものもある。炭化シリコン基板は導電特性を有し、垂直式電極を形成できるが、この基板は製造が容易でなく且つ製造コストが相当に高い。ゆえに現在は絶縁基板を使用して窒化ガリウム系発光ダイオードが製造されている。しかし、絶縁基板を使用すると、伝統的な垂直電極を形成できず、横方向電極構造を製作しなければならず、このため特殊なワイヤボンディング機構及びパッケージ技術が必要で、且つダイの製作面積が増加し、工程が複雑となり且つ単位装置に必要なコストも増加する。
図2から図4に示される特許文献1に記載の技術によると、第1導電型の下被覆層210’が第1基板200’の上に形成され、第2導電型の上被覆層220’が該下被覆層210’に隣接して形成され、オームコンタクト層230’が上被覆層220’の上に形成され、反射層240’が該オームコンタクト層230’の上に形成され、第2基板250’が該反射層240’の上に結合されて第1基板200’が取り除かれ、それぞれ上被覆層220’と下被覆層210’に導通する第1電極と第2電極が形成される。このような製造方法は絶縁基板を使用した発光ダイオード装置に適用されて垂直電極を具えた発光ダイオードを製造することができる。
本考案の主要な目的は、一種の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードを提供することにあり、それは、酸化物ウインドウ層を利用し、該酸化物ウインドウ層はn型オームコンタクト層と良好なオームコンタクトを形成し且つ良好な導電性と透光性を具備し、且つその屈折係数が1.85〜2.0の間であり、ゆえに効果的にフレネル反射損失と全反射を減らして外部発光効率を高められるものとする。
本考案の次の目的は、一種の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードを提供することにあり、それは、金属反射層を利用し、該金属反射層は入射角に対して無選択的に反射し、反射角周波数幅を増し、ゆえに効果的に発光層の発射した光を反射し、且つこの構造が放熱の効果と静電防止能力を増す効果を有するため、装置の作業寿命を増し並びに高電流駆動の応用に適合するものとする。
本考案の別の目的は、一種の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードを提供することにあり、その垂直電極の構造はダイ製作の単位面積を減らすことができ、並びに伝統的なワイヤボンディングパッケージ後工程に有利であるものとする。
請求項1の考案は、第1電極と、
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項2の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項3の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項4の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面と酸化物ウインドウ層がいずれもテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項5の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離領域を窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項6の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離層を窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項7の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項8の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具え、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項9の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項10の考案は、第1電極と、
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置し表面にテクスチャ構造を具えた窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項11の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium
Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項12の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項13の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項14の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に電流隔離層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項15の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項2の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項3の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項4の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面と酸化物ウインドウ層がいずれもテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項5の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離領域を窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項6の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離層を窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項7の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項8の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具え、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項9の考案は、請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項10の考案は、第1電極と、
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置し表面にテクスチャ構造を具えた窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項11の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium
Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項12の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項13の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項14の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に電流隔離層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項15の考案は、請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
本考案によると、酸化物ウインドウ層により、垂直電極の窒化ガリウム系発光ダイオードのフレネル反射損失及び全反射により外部発光効率を高め、且つ金属反射層を有することで、入射角に対して無選択に反射し、ゆえに反射角周波数幅を増して発光層の発射した光を反射し、且つこの構造は放熱の効果を増し静電防止の能力を増すことができ、装置の作業寿命を増し高電流駆動の応用に適合し、更に垂直電極装置はダイ製作の単位面積を減らして伝統的なワイヤボンディングパッケージ後工程に有利である。
本考案の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードは、第1電極の上方に位置する導電基板と、該導電基板の上方に位置する金属反射層と、該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、を具えている。該酸化物ウインドウ層は、垂直電気良くの窒化ガリウム系発光ダイオードのフレネル反射損失と全反射を減らし、外部発光効率を高め、また金属反射層は、入射角に対して無選択に反射し、ゆえに反射角周波数幅を増して発光層の発射した光を反射し、且つこの構造は放熱の効果を増し静電防止の能力を増すことができ、装置の作業寿命を増し高電流駆動の応用に適合する。更に本考案の垂直電極構造はダイ製作の単位面積を減らして伝統的なワイヤボンディングパッケージ後工程に有利である。
図5に示されるように、まず、サファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350及び金属反射層360をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、これは図6に示されるとおりである。続いて、もう一つの導電基板370をボンディングの方法でこの金属反射層360と結合させ、これは図7に示されるとおりである。続いてレーザー剥離(laser liftoff)或いは研磨(lapping)の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図8に示されるとおりである。続いてn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面上に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングの方法で除去してn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。続いて蒸着或いはスパッタの技術で、n型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上に形成し、これは図9に示されるとおりである。続いて、第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図10に示されるとおりである。完成後、周知の研磨ダイシング工程でダイを形成する。図10は本実施例のダイ構造の表示図である。そのうち、n型の透光金属酸化物層380(該透光金属酸化物層380は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)とされうる)は、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320と良好なオームコンタクトを形成し且つ良好な導電性と透光性を具え、且つその屈折係数は1.85〜2.0の間とされ、ゆえに有効にフレネル反射損失と全反射を減らして外部発光効率を高める。更に本実施例で使用する導電基板370及び金属反射層360を使用した垂直電極構造は、該金属反射層360が入射角に対して無選択反射を行ない、ゆえに反射角周波数幅を増すことができ、ゆえに効果的にAlInGaN発光層330の発射する光を反射でき、且つこの構造は放熱の効果を増し静電防止の能力を増すことができ、ゆえに装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合する。上述の長所のほか、垂直電極の構造はダイ製作の単位面積を減らすことができ、並びに伝統的なワイヤボンディング後工程に有利である。
図5を参照されたい。本考案の別の実施例では、まずサファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350及び金属反射層360をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、これは図6に示されるとおりである。続いて、もう一つの導電基板370をボンディングの方法でこの金属反射層360と結合させ、これは図7に示されるとおりである。続いてレーザー剥離(laser liftoff)或いは研磨(lapping)の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図8に示されるとおりである。続いてn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面上に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングの方法で除去してn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。続いて蒸着或いはスパッタの技術で、n型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上に形成し、並びにこのn型の透光金属酸化物層380の表面をテクスチャ化(texturing)してテクスチャ化したn型の透光金属酸化物層400となし、これは図11に示されるとおりである。続いて、第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図11に示されるとおりである。図11は本実施例のダイ構造の表示図である。この構造は放熱の効果を増すだけでなく静電防止の能力(ESD)を増すことができ、また装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合する。そのうち、テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層400の表面がテクスチャ化されたことで外部の発光効率を更に高めることができる。
図5を参照されたい。本考案の別の実施例では、まずサファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350及び金属反射層360をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、これは図6に示されるとおりである。続いて、もう一つの導電基板370をボンディングの方法でこの金属反射層360と結合させ、これは図7に示されるとおりである。続いてレーザー剥離(laser liftoff)或いは研磨(lapping)の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図8に示されるとおりである。続いてn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面上に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングの方法で除去してn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。並びにこのn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面をテクスチャ化してテクスチャ化したn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層322を形成し、これは図12に示されるとおりである。続いて蒸着或いはスパッタの技術で、n型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層322の上に形成し、これは図13に示されるとおりである。完成後、更に第1電極382及び第2電極372を図13に示されるように形成する。図13は本実施例のダイ構造の表示図である。この構造は放熱の効果を増すだけでなく静電防止の能力(ESD)を増すことができ、また装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合する。そのうち、テクスチャ化したn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層322表面がテクスチャ化されたことで外部の発光効率を更に高めることができる。
図5を参照されたい。本考案の別の実施例では、まずサファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350及び金属反射層360をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、これは図6に示されるとおりである。続いて、もう一つの導電基板370をボンディングの方法でこの金属反射層360と結合させ、これは図7に示されるとおりである。続いてレーザー剥離(laser liftoff)或いは研磨(lapping)の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図8に示されるとおりである。続いてn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面上に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングの方法で除去してn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で、電流隔離層324をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上に形成し、これは図14に示されるとおりである。続いて蒸着或いはスパッタの技術で、n型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320及び電流隔離層324の上に形成し、これは図15に示されるとおりである。完成後、第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図16に示されるとおりである。図16は本実施例の完成した構造を示す。この構造は放熱の効果を増すだけでなく静電防止の能力(ESD)を増すことができ、また装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合する。そのうち、電流隔離層324が横方向電流拡散(current spreading)の効率を増し、これにより外部の発光効率を更に高めることができる。
図5を参照されたい。本考案の別の実施例では、まずサファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、並びにマスクエッチングの方法を利用して一部の透光オームコンタクト金属層350を除去し、電流隔離領域352を形成し、これは図17に示されるとおりである。続いて、金属反射層360をもう一つの導電基板370に形成し、並びにボンディングの方法でこの金属反射層360を具えた導電基板370を透光オームコンタクト金属層350と結合させ、これは図18に示されるとおりである。続いてレーザー剥離(laser liftoff)或いは研磨(lapping)の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図19に示されるとおりである。続いてn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面上に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングの方法で除去してn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で、n型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上に形成し、これは図20に示されるとおりである。完成後、更に第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図21に示されるとおりである。図21は本実施例の完成した構造を示す。この構造は放熱の効果を増すだけでなく静電防止の能力(ESD)を増すことができ、また装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合する。そのうち、電流隔離層324が横方向電流拡散(current spreading)の効率を増し、これにより外部の発光効率を更に高めることができる。
本実施例では実施例2と実施例3を結合し、テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層400とテクスチャ化したn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層322の表面を具え、こあれは図22に示されるとおりである。
本実施例では実施例2と実施例4を結合し、テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層400とn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上の電流隔離層324を具え、これは図23に示されるとおりである。
本実施例では実施例2と実施例5を結合し、テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層400と透光オームコンタクト金属層350の上の電流隔離領域352を具え、これは図24に示されるとおりである。
図5を参照されたい。本考案の別の実施例では、まずサファイヤ基板300の上に順に低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320、AlInGaN発光層330及びp型AlInGaNオームコンタクト層340をエピタキシャル成長させる。続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光オームコンタクト金属層350と金属反射層360をp型AlInGaNオームコンタクト層340の上に形成し、これは図6に示されるとおりである。続いて、別の導電基板370にボンディングの方法で金属反射層360を結合させ、これは図7に示されるとおりである。更にレーザー剥離或いは研磨の技術でサファイヤ基板300を除去し、これは図8に示されるとおりである。続いて、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の表面に残った低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層310をケミカルエッチングにより除去し、n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320を露出させる。更にn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320の上に金属テクスチャ層(Metal texturing layer)390を形成し、これは図25に示されるとおりである。続いて蒸着或いはスパッタの技術でn型の透光金属酸化物層380をn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層320と金属テクスチャ層(Metal texturing
layer)390の上に形成し、完成後に第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図26に示されるとおりである。
layer)390の上に形成し、完成後に第1電極382及び第2電極372を形成し、これは図26に示されるとおりである。
100’ サファイヤ絶縁基板
110’ バッファ層
120’ n型半導体層
130’ 発光層
140’ p型半導体層
142’ 第1電極
122’ 第2電極
200’ 第1基板
210’ 下被覆層
220’ 上被覆層
230’ オームコンタクト層
240’ 反射層
250’ 第2基板
300 サファイヤ基板
310 低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層
320 n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層
330 AlInGaN発光層
340 p型AlInGaNオームコンタクト層
350 透光オームコンタクト金属層
360 金属反射層
370 導電基板
380 n型の透光金属酸化物層
382 第1電極
372 第2電極
324 電流隔離層
352 電流隔離領域
390 金属テクスチャ層(Metal texturing layer)
322 テクスチャ化したn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層
400 テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層
110’ バッファ層
120’ n型半導体層
130’ 発光層
140’ p型半導体層
142’ 第1電極
122’ 第2電極
200’ 第1基板
210’ 下被覆層
220’ 上被覆層
230’ オームコンタクト層
240’ 反射層
250’ 第2基板
300 サファイヤ基板
310 低温窒化ガリウム(GaN)バッファ層
320 n型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層
330 AlInGaN発光層
340 p型AlInGaNオームコンタクト層
350 透光オームコンタクト金属層
360 金属反射層
370 導電基板
380 n型の透光金属酸化物層
382 第1電極
372 第2電極
324 電流隔離層
352 電流隔離領域
390 金属テクスチャ層(Metal texturing layer)
322 テクスチャ化したn型窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)オームコンタクト層
400 テクスチャ化したn型の透光金属酸化物層
Claims (15)
- 第1電極と、
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。 - 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面と酸化物ウインドウ層がいずれもテクスチャ構造を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離領域を窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電流隔離層を窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層がテクスチャ構造を具え、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項1記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 第1電極と、
該第1電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属反射層と、
該金属反射層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置し表面にテクスチャ構造を具えた窒化ガリウム系半導体スタック構造と、
該窒化ガリウム系半導体スタック構造の上方に位置する酸化物ウインドウ層と、
該酸化物ウインドウ層の上方に位置する第2電極と、
を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。 - 請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化物ウインドウ層はn型透光導電層とされ、それは、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウムモリブデン酸化物(IMO)、酸化インジウム(Indium Oxide)、酸化錫(Tin Oxide)、カドミウム錫酸化物(Cadmium Tin Oxide)、酸化ガリウム(Gallium Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(Indium
Zinc Oxide)、ガリウム亜鉛酸化物(Gallium Zinc Oxide)、或いは酸化亜鉛(Zinc Oxide)のいずれかで形成されたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。 - 請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造の表面に金属テクスチャ層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と金属反射層の間に電流隔離領域が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造と酸化物ウインドウ層の間に電流隔離層が設けられたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
- 請求項10記載の垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック構造がp型透光オーム金属層、p型オームコンタクト層、発光層及びn型オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオード。
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