TW200301574A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents
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Description
200301574 ⑴ 玖、發明:說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明係關於一半導體發光裝置，更明確地說，係關於 在其發光區域中使用一磷化鋁鎵銦基半導體的半導體發 光裝置。 先前技術 為了要形成一高強度的半導體發光裝置，需要增加其主 動層的發光效率、增加注入該主動層内的電流量並且增加 將該主動層發出的光帶出至該裝置外部的效率。 為了要增加注入該發光區域内的電流量，能夠在不增加 操作電壓下改善注入的電流量之一電流擴散層和一中間 層或類似者是有效用的。同時，藉由限制被注入的電流（電 子和電洞）而使其無法脫離來促成輻射性復合之電子和電 洞數量的增加是必須的。被廣泛地用來做為限制在該發光 層内之電子和電洞的方法是一雙異質（double-hetero，此後 稱為“DH”）結構。 在該D Η結構中，該主動層被置於具有能隙比該主動層 的能隙（bandgap)寬的半導體層之間。因此，一電子和電洞 幾乎無法跨越的能量障壁被形成在該主動層的上方和下 方，所以該D Η結構使電子和電洞的脫離變得困難。這使 得電子和電洞能夠對輕射性復合產生助益的可能性增加。 該D Η結構也廣泛地被一在主動層中使用一磷化鋁鎵銦 基半導體的半導體發光裝置所利用（參見日本專利公開第 ΗΕΙ 5-335619號，第2頁第3段以及曰本專利公開第ΗΕΙ 4-229665 200301574 (2) 號，第2頁，第3段和第4段）。 圖10顯’示出一具有該DH結構之先前技藝之半導體發光 裝置。 根據前述之半導體發光裝置，如在圖10中所示者，一需 要的緩衝層1 0 2、一 η-磷化鋁鎵銦覆蓋層1 0 3、一磷化鋁鎵 銦主動層1 0 4、一 ρ -磷化鋁鎵銦覆蓋層1 0 5以及一磷化鎵電 流擴散層1 0 6被依序層疊在一 η-砷化鎵基材1 0 1上。此外， 該磷化鎵電流擴散層1 0 6上依序層疊有一電流阻斷層、一 保護層、一中間能隙層、一保護層等等之未被示出的其他 層。一 ρ型電極1 07被形成在該磷化鎵電流擴散層1 06上 方。一 η型電極108藉由氣相沈積法被形成在該η -砷化鎵基 材101下方。隨後，該η-砷化鎵基材101、該ρ型電極107、 該η型電極1 0 8等等被成形為想要的形狀，因此一半導體發 光裝置就完成了。 在前述的半導體發光裝置中，一具有一組成為 (AUGabJylrii-yPO = 0. 7並且y二0. 5)的半導體被用來做為該η 型覆蓋層103和該ρ型覆蓋層104。但是，在磷化鋁鎵銦基 半導體之一般的半導體發光裝置中，通常使用一具有一覆 蓋層組成為（AlxGaiJylnbyPCOJSd.O，y二 0.5)的半導體。 圖11顯示出在該先前技藝之半導體發光裝置之該主動 層的鄰近區域内的能帶側寫。 如在第11圖中所示者，該上方和下方的覆蓋層具有一比 該主動層的能隙寬的能隙，因此，一能量障壁被形成在該 主動層的兩個外側上。此安排抑制了被注入該主動層中的
V 200301574 Ο) 電子和電洞從該主動層脫離至外部，也就是溢流（overflow) 的現象。囱此，在該主動層内之電子和電洞輻射性復合的 可能性增加，並且此事實容許了一高強度半導體發光裝置 的取得。 在前述之先前技藝的例子中，該D Η結構已被用來做為 限制從該裝置的外部注入至該主動層之大量的電子和電 洞的方法。但是，在一具有一短波長的光從該主動層發射 出去的裝置中，該主動層的能隙會加寬，並且該主動層和 該覆蓋層之間的能隙差異會縮小。 如前所述，若該主動層和該覆蓋層之間的能隙差異縮 小，不利於電子和電洞的能量障壁也隨之縮小。因此，由 該覆蓋層所產生之限制電子和電洞的效果就減少了，所以 電子和電洞可以輕易地從該主動層脫離。也就是說，該等 電子和電洞輕易地從該主動層溢流出去。基於上述的原 因，已經有在短波形式的半導體發光裝置中發光效率被降 低並且幾乎無法得到一高強度的半導體發光裝置的問題。 關於電子和電洞，對電洞來說溢流是困難的，因為電洞 的遷移率低，但是對電子來說溢流是容易的，因為電子有 比電洞高幾十倍的遷移率。 實際上，關於磷化鋁鎵銦基半導體發光裝置，對於發射 波長比590奈米長的裝置來說溢流是沒有關係的，但是對 於發射波長不比5 9 0奈米長的裝置來說溢流變得很重要。 此溢流導致亮度的降低。 圖12顯示出一說明在該半導體發光裝置中發射波長和 200301574
(4) 外部量子效率之間關係的曲線圖。 如在圖\ 2中顯而易見的，在發射波長等於或小於約5 9 0 奈米的半導體發光裝置中電子的溢流變得特別明顯，發光 效率與降低的亮度一同降低。因為上述的原因，該短波長 半導體發光裝置的發光效率降低，並且要得到一高強度的 半導體發光裝置是困難的。 發明内容 本發明之一目的因此是在藉由增加在一具有一短波長 的磷化鋁鎵銦基半導體發光裝置之主動層内的電子和電 洞之輻射性復合的可能性來改善亮度。 為了要達到前述的目的，本發明提供一種半導體發光裝 置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光 具有不比5 9 0奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及 一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳 導型覆蓋層之間的半導體層，其中 " 在一介於該主動層和該半導體層之間的接面，以及一 介於該半導體層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳導型 覆蓋層之間的接面形成之前，异一能帶側寫中位於該半導 200301574
(5) 體層之_傳導帶下端之能量位置係比位於該第二傳導型覆 蓋層之傳1導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子 伏特。 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層
V 係介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主 動層和該第二傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一 電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於 該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並 Φ 且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。 在本說明書中，第一傳導型表示p型或η型。此外，該第 二傳導型在該第一傳導型為ρ型時意指η型，或者該第二傳 導型在該第一傳導型為η型時意指ρ型。 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； · 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光 具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及 一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於 該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中 位於該半導體層之傳導帶下端之最高能量位置係比 位於該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高 ν -10- 200301574
⑹ 0.0 2電f伏特至1.0電子伏特。 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層 係介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主 ， 動層和該第二傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一
V 電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於 該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並 且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： _ 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光 具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層； 一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳 φ 導型覆蓋層；以及 至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二 傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中 在一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該半導體層之 間的接面以及一介於該半導體層和該第二第二傳導型覆 蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中位於該半導體 m 層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二第二傳導型 覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電 4 -11 - 200301574 ⑺ 子伏特。 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層 係介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆 % 蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制
V 電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電 洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的 亮度可以被增加。 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： 鲁 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光 具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層； 一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳 φ 導型覆蓋層；以及 至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二 傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中- 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於 該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高 0.02電子伏特至1.0電子伏特。 Λ 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層 係介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆 ’ -12- 200301574
(8) 蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制 電子從該1主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電 洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的 _ 亮度可以被增加。
V 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型 覆蓋層； 0 一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳 導型覆蓋層： 至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一 傳導型覆蓋層之間的半導體層； 一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化 鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比5 9 0奈米長的波長；以及 一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中 φ 在一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該半導體層之 間的接面以及一介於該半導體層和該第二第一傳導型覆 蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中位於該半導體 層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第一第一傳導型 覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高〇.〇5電子伏特至1.0電 子伏特 ° 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層 係介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆 ’ -13 - 200301574
(9) 蓋層之g，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制 電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電 洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的 簷 亮度可以被增加。 v 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型 覆蓋層； _ 一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳 導型覆蓋層： 至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一 傳導型覆蓋層之間的半導體層； 一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化 鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比5 9 0奈米長的波長；以及 一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中 φ 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於 該第一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高 0.02電子伏特至1.0電子伏特。 根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層 係介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆 蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制 電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電 洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的 ‘ -14- 200301574
(10) 亮度可0被增加。 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層係選自一 磷化鎵層、一磷化铭鎵（八1力&卜:^(0<乂$0.7))層以及一磷化铭 鎵銦（（AlxGahdylribyPCCKx^O.?，0.65$y<l))層之一。 在前述實施例之半導體發光裝置中，該半導體層係磷化 鎵層、磷化鋁鎵（AUGakPCiXxSO.?))層以及磷化鋁鎵銦 ((AlxGahdylnbyPCCKxSO.?，0.65$y<l))層中的任一個。因此，來 自該主動層之電子的溢流能夠確實地被限制。 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度範 圍在10埃至500埃之間。 在前述實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度 係在10埃至500埃的範圍内。因此，來自該主動層之電子 的溢流能夠確實地被限制，並且肇因於晶格失調的結晶缺 陷能夠被限制。也就是說，當該半導體層的厚度小於1 0 埃時，電子的溢流無法被確實地限制。當該半導體層的厚 度超過5 0 0埃時，會發生肇因於晶格失調的結晶缺陷。 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度範 圍在10埃至140埃之間。 因為具有晶格失調的層是嵌入的，故會產生晶圓變形。 當一晶圓在成長之後得到的該晶圓被分割成為裝置元件 之前藉由研磨來薄化時，晶圓變形會顯著發生。但是，在 前述實施例之半導體發光裝置中，該層厚度被設定為小於 5 〇 0埃或，更明確地說，不大於1 4 0埃。因此，晶圓變形能 夠被確實地限制。因此，將半導體層的厚度設定在1 0埃至 200301574 (1〇 140埃的範圍内是較佳的。 在一實施例之半導體發光裝置中，該主動層係一單量子 井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。
在一實施例之半導體發光裝置中，該單量子井層或該多 重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構 成，並且在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能 量位置與一空執域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AlxGa^Oylni-yPfx^O·?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位 置與一空執域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電子伏 特。
根據前述實施例之半導體發光裝置，在部分的或所有的 障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的 距離比在磷化鋁鎵銦（（AUGakyribyPC^O·?，y=0.51))中位於 傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高〇 . 〇 5電 子伏特至1.0電子伏特。因此，電子可以確實地被限制在 該井層中。所以，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性 復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被 增加。 本發明也提供一種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上的主動層；以及 一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層，其中 -16- 200301574 〇2) 該主動層係由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的一單量 子井主動層或一多重量子井主動層， 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層 和至少一個井層構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AUGahAInuPCx^Oj，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位 置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電子伏 特。 根據前述實施例之半導體發光裝置，在部分的或所有的 障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的 距離比在磷化鋁鎵銦（（AUGakyni-yPix^O.?，y=0.51))中位於 傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高〇. 〇 5電 子伏特至1.0電子伏特。因此，來自該主動層之電子的溢 流可以藉由確實地將電子限制在該井層中而被抑制。所 以，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性 增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。 在一實施例之半導體發光裝置中，該等障壁層係選自一 磷化鎵層、一磷化鋁鎵（AlxGanP(0<xS0.7))層以及一磷化鋁 鎵銦（（AlxGakyni-yPCCKx^).?，0·65^<1))層之一。 根據上述實施例之半導體發光裝置，就確實地限制來自 該主動層之電子的溢流的觀點來說，該等障壁層較佳者應 為磷化鎵層、磷化鋁鎵（AUGa^PCCKx^).?))層以及磷化鋁鎵 銦（（AlxGaiJyliii-yPiCKxSO.?，0.65$y<l))層中的任一個。 200301574 03) 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層或該等障 壁層的每1一層皆為第二傳導型。 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層或該等障 壁層的每一層皆具有1X1017至5X1018 cnT3的載氣密度 (carrier density) 〇 在一實施例之半導體發光裝置中，該第一傳導型為η 型，並且該第二傳導型為ρ型。 圖式簡單說明 藉由如上的詳細說明以及只是經由實例而被提出因此 對本發明不造成限制之伴隨的圖示，本發明將會被更完整 地瞭解，其中： 圖1 Α係一顯示出根據本發明之第一實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖1 B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖2 A係一顯示出根據本發明之第二實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖2B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖3 A係一顯示出根據本發明之第三實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖3 B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖4 A係一顯示出根據本發明之第四實施例之一半導體 200301574 (14) 發光裝f的結構剖面圖； 圖4B係二顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖5 A係一顯示出根據本發明之第五實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖5B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶侧寫的實例之圖示； 圖6 A係一顯示出根據本發明之第六實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖6B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近 區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖7 A係一顯示出根據本發明之第七實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖7 B係圖7 A之重點部分的放大圖； 圖7C係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層内之能 帶側寫的實例之圖示； 圖8 A係一顯示出根據本發明之第八實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖8 B係圖8 A之重點部分的放大圖； 圖8 C係一顯示出在一主動層内以及在該半導體發光裝 置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖9 A係一顯示出根據本發明之第九實施例之一半導體 發光裝置的結構剖面圖； 圖9B係圖9A之重點部分的放大圖； 200301574 (15) 圖9C係一顯示出在一主動層内以及在該半導體發光裝 置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示； 圖1 0係一顯示出一先前技藝之半導體發光裝置的結構 ， 剖面圖； ， 圖11係一顯示出在該先前技藝之半導體發光裝置之主 動層的鄰近區域内之能帶側寫之圖示；以及 圖1 2係一顯示出該先前技藝之半導體發光裝置之發射 波長和外部量子效率之間的關係的曲線圖。 鲁 貫施方式 本發明在後面將會基於實施例被詳細地敘述。 第一實施例 根據本發明之第一實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖1 A和1B被描述。 如在圖1 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa^OoMlno.wPCOjSxSl))下覆蓋層12、一做為該主動層的 例子之磷化銘鎵銦（（八1>^31->:)〇.51111〇49?(〇$^1))主動層13以及 一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((八1:^314)〇51111().49?(0.7^^1))上覆蓋層15，其被依序地形成在 一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材1 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鎵層1 4被 嵌入該主動層1 3和該上覆蓋層1 5之間。 該主動層1 3發射波長不大於5 90奈米的光線。在這個ρ 型磷化鎵層1 4的傳導帶下端之最高能量位置係比在該上 -20- 200301574 (16) 覆蓋層15的傳導帶下端之能量位置高0.02電子伏特至1.0 電子伏特。此外，在該主動層1 3、該ρ型璘化鎵層1 4以及 該上覆蓋層1 5的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該ρ 型磷化鎵層1 4的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋 層15的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子 伏特。 此外，一電流擴散層1 6被形成在該上覆蓋層1 5上，並且 一 ρ型電極17被形成在此電流擴散層16上。一 η型電極18 被形成在該η型砷化鎵基材1 1下方。 圖1 Β顯示出在該第一實施例之發光二極體中該主動層 1 3之鄰近區域内的能帶侧寫之實例。 該第一實施例之發光二極體在該主動層1 3和該上覆蓋 層1 5之間具有該ρ型磷化鎵層1 4。在該主動層1 3，該ρ型磷 化鎵層1 4和該上覆蓋層1 5連接之前，該主動層1 3和該ρ型 嶙化鎵層1 4之間的在傳導帶下端的能量差異係大於該主 動層1 3和該上覆蓋層1 5之間的在傳導帶下端的能量差 異。因此，在該主動層13，該ρ型磷化鎵層14和該上覆蓋 層15連接之後，因為在該主動層13和該ρ型磷化鎵層14之 間約0.3電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口 (notch)，其中一比該上覆蓋層15之傳導帶下端Ec高約0. 1 電子伏特的能量障壁被形成，如在圖1 B中所示者。此能 量障壁作用如同對由該下覆蓋層1 2供應的電子的能量障 璧。 如前所述，與該磷化鎵層14不存在時相比，凹口能量障 -21- 200301574 壁的形成進一步限制了由該下覆蓋層1 2供應的電子之溢 流。結果增加了位於該主動層1 3内之電子和電洞之間輻射 性復合的可能性，並且因此，與在圖1 0中所示之先前技藝 相比，亮度進一步增加。 第一實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。
首先’如在圖1Α中所示 ，一 η型轉化銘鎵銦 ((AlxGai.dmlno.wPi^O.TSxSl))下覆蓋層 1 2 (例如 χ = 1.0，矽載氣 密度·· 5 X 1 0 17 c m·3，厚度·· 1 · 0微米）以及一磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-x)〇.51In〇.49P(0^^1))主動層 13(例如 x = 0.30，厚度：0.3 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材1 1上。 接著，該Ρ型磷化鎵層14(厚度：20埃，載氣密度：lxl〇17 cm·3)以及該p型璘化鋁鎵銦（（AlxGabxWnowPCOJSd))上 覆蓋層15(例如x=1.0，鋅載氣密度：7XlOi7cm·3，厚度：
1.0微米）被依序地成長在該主動層1 3上。另外，該電流擴 散層1 6被成長在該上覆蓋層1 5上。此時，該p型磷化鎵層 1 4相對於砷化鎵具有一約3 .5 %的晶格失調。但是，因為 該磷化鎵的厚度係一約2 0埃之微小的值，故沒有發生晶格 藝弛（lattice relaxation)。因此，沒有如同交叉線影（cross hatching)般的晶格缺陷產生。 然後，藉由利用氣相沈積法，該p型電極17(例如金-鋅） 被形成在該電流擴散層1 6上方，並且該η型電極1 8 (例如 金-鍺）被形成在該η型坤化鎵基材下方。該ρ型電極1 7被 形成為，例如，環形，因此一發光二極體就完成了。 在第一實施例中，該主動層1 3被形成在該下覆蓋層1 2 -22 - 200301574 〇Β) 和該p型磷化鎵層14之間。但是，將一單量子井主動層或 一多重量子井主動層而非該主動層13形成在該下覆蓋層 1 2和該p型磷化鎵層1 4之間是可以接受的。 依序在一基材上方形成一 p型下覆蓋層、一主動層和一 η 型上覆蓋層然後在該ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 Ρ型鱗化嫁層也是可以接受的。 第二實施例 根據本發明之第二實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖2Α和2Β被描述。 如在圖2Α中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-x)〇.51In〇.49P(〇.7£d))下覆蓋層 22、一做為該主動層的 例子之磷化鋁鎵銦（（八1々&1_士 511110 49?(0^^1))主動層23、一 做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai_x)〇 5iIn〇.49P(〇.7£x£l))第一上覆蓋層 24 以及一做為該 第二第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型璘化铭鎵銦 ((AlxGai-donInowPCOjSxSl))第二上覆蓋層26，其被依序地形 成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型坤化鎵基材 2 1上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鎵層2 5 被嵌入該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間。 該主動層23發射波長不大於590奈米的光線。在這個ρ 型磷化鎵層2 5的傳導帶下端之最高能量位置係比在該第 二上覆蓋層26的傳導帶下端之能量位置高〇.〇2電子伏特 至1.0電子伏特。此外，在該第一上覆蓋層2 4、該ρ型磷化 200301574 (19) 鎵層2 5以及該第二上覆蓋層2 6的該等接面形成之前的能 帶側寫中 '在該p型磷化鎵層2 5的傳導帶下端之能量位置 係比在該第二上覆蓋層2 6的傳導帶下端之能量位置高 0.05電子伏特至1.0電子伏特。 此外，一電流擴散層2 7被形成在該第二上覆蓋層2 6上 方，並且一 p型電極28被形成在此電流擴散層27上方。一 η 型電極29被形成在該η型砷化鎵基材21下方。 圖2Β顯示出在該第二實施例之發光二極體之主動層23 的鄰近區域内的能帶側寫之實例。 該第二實施例之發光二極體在該第一上覆蓋層24和該 第二上覆蓋層26之間具有該ρ型磷化鎵層25。在該第一上 覆蓋層2 4和該ρ型磷化鎵層2 5之間有能量不連續。因此， 在該第一上覆蓋層24和該ρ型磷化鎵層25連接之後，因為 在該第一上覆蓋層2 4和該ρ型磷化鎵層2 5之間約0.2 5電子 伏特差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比該第一上 覆蓋層24之傳導帶下端Ec高約0. 12電子伏特的能量障壁 被形成，如在圖2 B中所示者。此能量障壁作用如同對由 該下覆蓋層2 2供應的電子的能量障壁。 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該ρ型磷 化鎵層2 5不存在時相比，由該下覆蓋層2 2供應的電子之溢 流可以進一步被限制。結果增加了位於該主動層2 3内之電 子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖1 0 中所示之先前技藝相比，亮度進一步增加。 第二實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 -24- 200301574 (20) 首先，如在圖2A中所示 ，一 η型磷化鋁鎵銦 ((八1"31-?〇。.51111。.49?(〇.7^^1))下覆蓋層22(例如\ = 0.7，矽載氣 密度：5 X 1 0 17 c πΓ3，厚度：1.0微米）以及一磷化鋁鎵銦 ((八1"&1_?〇。.51111。,49?(0^^1))主動層23(例如乂 = 0.40，厚度：0.4 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材2 1上。 接著，該ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGauWnowPCOj^^l))第一 上覆蓋層24(例如x = 0.7,鋅載氣密度：5Xl017cm·3,厚度： 0.2微米）、該p型磷化鎵層25(厚度：40埃，載氣密度：1 X 1018 cirT3)以及該 p型磷化鋁鎵銦（（AlxGai.xVMlnowPCOJ^^l)) 第二上覆蓋層26(例如χ = 0·7，鋅載氣密度：5 X 10i7 cnT3， 厚度：0.7微米）被依序地成長在該主動層2 3上。另外，該 電流擴散層27被成長在該第二上覆蓋層2 6上。 然後，該p型電極2 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層27上方，並且該η型電極29(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材2 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型 電極2 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 在第二實施例中，一 ρ型磷化鎵層25被嵌入該第一上覆 蓋層24和該第二上覆蓋層26之間。但是，將複數個ρ型磷 化鎵層嵌入該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間 是可以接受的。 依序在一基材上方形成一第一 Ρ型下覆蓋層、一第二Ρ 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋層然後在該第一 ρ型下 覆蓋層和該第二ρ型下覆蓋層之間提供一 Ρ型磷化鎵層也 -25 - 200301574
(21) 是可以接受的。無須另外強調的是可以在該第一 p型下覆 蓋層和該、二p型下覆蓋層之間提供複數個p型磷化鎵層。 第三實施例 根據本發明之第三實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖3A和3B被描述。 如在圖3 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGanVMlno.wPOj^^l))下覆蓋層32、一做為該主動層的 例子之磷化鋁鎵銦（（AUGakVMlno.wPCOSd))主動層33以及 一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型構化鎵銦 ((AlxGabJonlno.wPCOJ^^l))上覆蓋層35，其被依序地形成在 一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材3 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵 (Α1Χ(^.Χ P(0<xS0.7))層；34被嵌入該主動層U和該上覆蓋層 3 5之間。 該主動層33發射波長不大於590奈米的光線。在這個ρ 型磷化鋁鎵（AlxGai.x Ρ(0<χ$0.7))層34的傳導帶下端之最高 能量位置係比在該上覆蓋層3 5的傳導帶下端之能量位置 高0.0 2電子伏特至1.0電子伏特。此外，在該主動層3 3以 及該ρ型磷化鋁鎵（AlxGaNx P(0<x$0.7))層34之間的接面和該 ρ型磷化鋁鎵（AlxGabX Ρ(0<χ$0.7))層34以及該上覆蓋層35之 間的接面形成之前的能帶側寫中，在該ρ型磷化鋁鎵 (AlxGa^x Ρ(0<χ£0·7))層34的傳導帶下端之能量位置係比在 該上覆蓋層35的傳導帶下端之能量位置高〇.〇5電子伏特 -26- 200301574 (22) 至1，0電子伏特。 此外，二電流擴散層3 6被形成在該上覆蓋層3 5上，並且 一 ρ塑電極37被形成在此電流擴散層36上。一 η型電極38 被形成在該η型砷化鎵基材31下方。 圖3 Β顯示出在該第三實施例之發光二極體之該主動層 3 3的鄰近區域内的能帶側寫之實例。 該第三實施例之發光二極體在該主動層33和該上覆蓋 層3 5之間具有該ρ型磷化鋁鎵（AlxGa^x Ρ(0<χ^).7))層3 4。在 該主動層33、該？型磷化鋁鎵（八1〇&11?(0<?^0.7))層3 4和該 上覆蓋層3 5連接之前，該主動層3 3和該ρ型磷化鋁鎵 (AlxGa〖.x Ρ(0<χ$0.7))層34之間的在傳導帶下端的能量差異 係大於該主動層3 3和該上覆蓋層3 5之間的能量差異。因 此，在該主動層33、該ρ型磷化鋁鎵（AlxGai-x P(0<xS0.7))層 34和該上覆蓋層35連接之後，因為在該主動層33和該ρ型 磷化鋁鎵（AlxGai_x P(0<x$0.7))層34之間約0.20電子伏特差異 的能量不連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層35之傳 導帶下端E c高約0.0 8電子伏特的能量障壁被形成，如在圖 3 B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層3 2供 應的電子的能量障壁。 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該ρ型磷 化鋁鎵（AlxGabX P(0<x$0.7))層34不存在時相比，由該下覆蓋 層3 2供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位 於該主動層3 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能 性，並且因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比，亮度進 -27 - 200301574 (23) 一步增加。 第三實1施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 首先，如在圖3A中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((八1>^&14)〇.51111。.49?(0.7^^1))下覆蓋層32(例如\ = 0.9，矽載氣 密度：5X1017 cnT3，厚度：0.7微米）以及該磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.xVMlno.wPO^^l))主動層 33(例如 x = 0.35，厚度·· 0.5 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材3 1上。 接著，該ρ型磷化鋁鎵（AlxGai.x P(0<xS0.7))層34 (例如 χ = 0·20，厚度：50埃，載氣密度·· 2Χ1018 cnT3)以及該ρ 型磷化鋁鎵銦（（AlxGakVMlnc.MPOJ^^l))上覆蓋層35(例如 x = 0.8，鋅載氣密度：5X1017 cnT3，厚度：0.7微米）被依 序地成長在該主動層3 3上。另外，該電流擴散層3 6被成長 在該上覆蓋層35上。 然後，該ρ型電極3 7(例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層36上方，並且該η型電極38(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材3 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型 電極3 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 依序在一基材上方形成一 ρ型下覆蓋層、一主動看和一 η 型上覆蓋層然後在該ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 ρ型磷化鋁鎵（AlxGai.x Ρ(0<χ£0.7))層也是可以接受的。 第四實施例 根據本發明之第四實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖4 Α和4Β被描述。 200301574 (24) 如在圖4A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆1蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa卜χ)〇.51Ιη〇.49Ρ(0·7^^1))下覆蓋層42、一做為該主動層的 例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGabJo.nlno.wPCOSd))主動層43以及 一做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGabX)0.51In〇.49P(0.7^^1))第一上覆蓋層 44 以及一做為該 第二第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGaux)0.51Iiio.49P(0.7^^1))第二上覆蓋層 46，其被依序形成 在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材4 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵 (AlxGabX Ρ(0<χ$0·7))層45被嵌入該第一上覆蓋層44和該第 二上覆蓋層46之間。 該主動層4 3發射波長不大於5 90奈米的光線。在這個ρ 型磷化鋁鎵（AlxGai-x Ρ(0<χ£0.7))層45的傳導帶下端之最高 能量位置係比在該第二上覆蓋層46的傳導帶下端之能量 位置高0.0 2電子伏特至1.0電子伏特。此外，在該第一.上 覆蓋層44、該ρ型磷化鋁鎵（AlxGai_x Ρ(0<χ£0·7))層45以及該 第二上覆蓋層4 6的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該 ρ型磷化鋁鎵（AUGa^ Ρ(0<χ%.7))層45的傳導帶下端之能量 位置係比在該第二上覆蓋層4 6的傳導帶下端之能量位置 高0.05電子伏特至1.0電子伏特。 此外，一電流擴散層47被形成在該第二上覆蓋層46上 方，並且一 ρ型電極48被形成在此電流擴散層47上方。一 η 型電極49被形成在該η型砷化鎵基材41下方。 200301574 (25) 圖4B顯示出在該第四實施例之發光二極體之主動層4) 的鄰近區’域内的能帶側寫之實例。 該第四實施例之發光二極體在該第一上覆蓋層44和該 第二上覆蓋層46之間具有該P型鱗化銘蘇（AlxGai-x Ρ(0<χ^0.7))層45。在該第一上覆蓋層44和該p型嶙化紹鎵 (AUGakPCCKxSO.^))層45之間有能量不連續。因此’在該第 一上覆蓋層44和該p型磷化铭鎵（A1xGai.x Ρ(0<χ$0.7))層45連 接之後，因為在該第一上覆蓋層44和該Ρ型鱗化銘鎵 (AlxGai.x P(0<xS〇.7))層45之間約〇.〇7電子伏特差異的能量不 連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層44之傳導帶下端 E c高約0.0 3電子伏特的能量障壁被形成，如在圖4 B中所示 者。 此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層4 2供應的電子的 能量障壁。 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該p型磷 化链嫁（AlxGai-x P(〇<x$〇.7))層45不存在時相比’由A下覆蓋 層4 2供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位 於該主動層43内之電子和電洞之間輻射性復合的可能 性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比’亮度進一 步增加。 第四實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 首先，如在圖4A中所示，該η型磷化銘鎵銦 ((AUGakVnlno.wPW.^^l))下覆蓋層 42(例如 χ=1·〇 ’ 矽載氣 密度：5 X 1〇17 cnT3，厚度·· 1.0微米）以及該磷化鋁鎵銦 -30- 200301574 (26)
((AUGai.Uno^O 纪 1))主動層 43(例如 χ = 〇·45，厚度·· 〇· 微米）被&序成長在該η型砷化鎵基材4 1上。
接著，該Ρ型璘化铭鎵銦（（Α1χ〇〜·χ)〇·5ΐΙη〇·49Ρ(〇·7^^))弟 上覆蓋層44(例如χ = 〇.9，鋅載氣密度：5xi017cm·3，厚度· 0. 1微米）、該p型磷化鋁鎵（A1xGa〖->c ρ(〇〈χ$〇·7))層45(例如 x = 〇.6，厚度：80埃，載氣密度：4Xl〇17cnT3)以及該Ρ安 磷化鋁鎵銦（（AlxGakUno.wPCO.GxSl))第二上覆蓋層46(例 如x = 0.9，鋅載氣密度：5Xl〇17 cnT3，厚度：1.5微米）被 依序成長在該主動層4 3上。另外，該電流擴散層4 7被成長 在該第二上覆蓋層46上。 然後，該p型電極4 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層47上方，並且該η型電極49(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材4 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型 電極4 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。
在第四實施例中，一 ρ型磷化鋁鎵（AlxGai.x P(0<xS0.7))層 45被嵌入該第一上覆蓋層44和該第二上覆蓋層46之間。但 是，將複數個ρ型磷化鋁鎵（AlxGa〖_x P(0<x$0.7))層嵌入該第 一上覆蓋層44和該第二上覆蓋層46之間是可以接受的。 雖然該主動層43被形成在該下覆蓋層42和該第一上覆 蓋層44之間，在該下覆蓋層42和該第一上覆蓋層之間形成 一單量子井主動層或一雙重量子井主動層以取代該主動 層4 3是可以接受的。 依序在一基材上方形成一第一 ρ型下覆蓋層、一第二ρ -31 - 200301574 (27) 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋看然後在該第一 P型下 覆蓋層和1該第二P型下覆蓋層之間提供一 P型磷化鋁鎵 (AlxGai-xP(0<x^).7))層也是可以接受白勺。無須另夕卜強調的是 可以在該第一 p型下覆蓋層和該第二p型下覆蓋層之間提 供複數個p型磷化鋁鎵（AlxGa^ P(0<x£0.7))層。 第五實施例 根據本發明之第五實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖5A和5B被描述。 如在圖5 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆蓋層的例子之 η 型磷化鋁鎵銦 ((八1力&1-?〇().51111。.49?(0.7^^1))下覆蓋層52、一做為該主動層的 例子之鱗化铭鎵鋼（（AlxGardo.Mlno.wPCOSd))主動層53以及 一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((AUGai_x)〇.51In〇.49P(0.7^^1))上覆蓋層55，其被依序地形成在 一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材5 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa^dylni.yPCOcxSO.?，0.65£y<l))層 54被嵌入該主動層 53 和 該上覆蓋層5 5之間。 該主動層53發射波長不大於590奈米的光線。在這個ρ 型磷化鋁鎵銦（（AUGakyiii.yPCiKx^),?，0.65分<1))層54的傳導 帶下端之最高能量位置係比在該上覆蓋層5 5的傳導帶下 端之能量位置高0.02電子伏特至1.0電子伏特。此外，在 該主動層 53、該 ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGai.OyliM.yPCiKxSO.?，0.65 Sy<l))層54以及該上覆蓋層55的該等接面形成之前的能 200301574 (28) 帶側寫中，在該p型磷化鋁鎵銦（（AUGai.JylnuPCOCGO.?， 〇.65分<1))層54的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋 層55的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子 伏特。 一電流擴散層56被形成在該上覆蓋層55上，並且一 p型 電極5 7被形成在此電流擴散層56上。一 η型電極58被形成 在該η型砷化鎵基材5 1下方。
圖5Β顯示出在該第五實施例之發光二極體之該主動層 5 3的鄰近區域内的能帶側寫之實例。
該第五實施例之發光二極體在該主動層5 3和該上覆蓋 層55之間具有該ρ型磷化鋁鎵銦（（AUGaHynuPCOcGOj， 〇.65分<1))層54。在該主動層53、該p型磷化鋁鎵銦 ((AUGakhlnbyPCOcGOj，0.65£y<l))層 54和該上覆蓋層 55 連接 之前，該主動層 53和該 p型磷化鋁鎵銦 ((八1?^&1_?^1111-/(0<^^0.7,0.65分<1))層5 4之間的在傳導帶下端 的能量差異係大於該主動層5 3和該上覆蓋層5 5之間的能 量差異。因此，在該主動層5 3，該p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.JyliibyPCOcx^)·?，0.65分<1))層 54和該上覆蓋層 55 連接 之後，因為在該主動層53和該p型磷化鋁鎵銦 ((AUGabOylni-yPCOcGO.?，0.65£y<l))層 54之間約 0.20 電子伏特 差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層55 之傳導帶下端E c高約0.0 8電子伏特的能量障壁被形成，如 在圖5B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層 5 2供應的電子的能量障壁。 -- 200301574
(29) 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該P型鱗 化銘鎵銦（（AlxGabJylni-yPCCKxSO.?，0.65Sy<l))層 54 不存在時相 比，由該下覆蓋層5 2供應的電子之溢流可以進一步被限 制。結果增加了位於該主動層5 3内之電子和電洞之間轉射 性復合的可能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相 比，亮度進一步增加。 本發明之第五實施例之發光二極體的製造方法將在下 面描述。 首先’如在圖5A中所示’該η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa〖_x)G.5iIn〇.49P(〇.7SxSl))下覆蓋層 52(例如 χ = 〇.9，碎載氣 密度：5Χ1017 cnT3，厚度：0.7微米）以及一轉化叙鎵銦 - χ)〇·51 1))主動層 5 〇 (例如 X = 0 · 3 5 ’ 厚 度：0.5微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材5 1上。 接著，該 Ρ型嶙化鋁鎵銦（（AlxGai.dyliibyPOcxSO.?，0.65gy<l)) 層54(例：bx = 0.20，y = 0.05，厚度：5〇埃，載氣密度：3 X 1〇17 cm·3)以及該 p 型磷化銘鎵銦（（AlxGabdmInowPO Kd)) 上覆蓋層55(例如χ = 〇.8，鋅載氣邊Α·5Χ1〇 cm ，尽度· 〇 · 7微米）被依序地成長在該主動層5 3上。另外，該電流擴 散層56被成長在該上覆蓋層55上 然後，該P型電極57(例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層56上方，並且該n型電極58(例如金-鍺）被形成在該11 型砷化鎵基材5 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該Ρ型 電極5 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 -34- 200301574 (30) 1^^ 在第五實施例中，該主動層5 3被形成在該下覆蓋層5 2 和該 p型參化鋁鎵銦（（AUGaiJylni-yPCiKx^).?，0.65分<1))層 54 之間。但是，將二單量子井主動層或一多重量子井主動層 形成在該下覆蓋層 52和該p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGaijylni.yPCCKxSO.?，0.65分<1))層 54之間而非形成該主動 層5 3是可以接受的。
依序在一基材上方形成一 p型下覆蓋層、一主動層和一 η 型上覆蓋層然後在該ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGabxyiM.yPCiKx^)·?，0.65分<1))層也是可 以接受的。 第六實施例 根據本發明之第六實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖5 A和5B被描述。
如在圖6 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGakknlno.wPCOj^^l))下覆蓋層62、一做為該主動層的 例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGabdmlnowPO^^l))主動層63、一做 為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.x)〇.51In〇.49P(0.7£d))第一上覆蓋層 64 以及一做為該 第二第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化铭鎵銦 ((AUGakVMlnowPCO.T^^l))第二上覆蓋層66，其被依序形成 在一做為該化合物半導體基材的例子之n型砷化鎵基材6 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGauyiM-yPCOcxSOj，0.65分<1))層 65被嵌入該第一上覆蓋 -35 - 200301574 (31) 層64和該第二上覆蓋層66之間。 該主動1層63發射波長不大於590奈米的光線。在這個p 型磷化鋁鎵銦（（AlxGabxyribyPCiXxSOj，0.65Sy<l))層 65 的傳導 帶下端之最高能量位置係比在該第二上覆蓋層66的傳導 帶下端之能量位置高0.02電子伏特至1.0電子伏特。此 外，在該第一上覆蓋層64、該p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa卜Jylni.yPCfKxSO.?，0.65£y<l))層 65 以及該第二上覆蓋層 6 6的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該p型磷化鋁鎵 銦（（AUGaijylni.yPCOc^O.?，0.65分<1))層65的傳導帶下端之能 量位置係比在該第二上覆蓋層66的傳導帶下端之能量位 置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。 一電流擴散層67被形成在該第二上覆蓋層6 6上方，並且 一 P型電極68被形成在此電流擴散層67上方。一 η型電極69 被形成在該η型砷化鎵基材6 1下方。 圖6Β顯示出在該第六實施例之發光二極體之主動層63 的鄰近區域内的能帶側寫之實例。 該第六實施例之發光二極體在該第一上覆蓋層64和該 第二上覆蓋層66之間具有該ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGakym-yPitKx^).?，0.65分<1))層 65。在該第一上覆蓋層 64和該 ρ 型磷化鋁鎵銦（（AlxGakyrihPCOcGO.?，0.65分<1))層 65之間有能量不連續。因此，在該第一上覆蓋層64和該ρ 型磷化鋁鎵銦（（AlxGakhlnbyPCOcxSO.?，0.65£y<l))層 65 連接之 後，因為在該第一上覆蓋層64和該ρ型磷化鋁鎵銦 ((八1乂0&卜41111.:^(0<\^).7,0.65分<1))層65之間約0.05電子伏特
200301574 (32) 差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層64 之傳導帶T端Ec高約〇.〇2電子伏特的能量障壁被形成，如 在圖6B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層 6 2供應的電子的能量障壁。 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該P型磷 化鋁鎵銦（（ΑΜ^χ)γΙηΗΡ(〇<β〇·7，0.65分<1))層65不存在時相 比，由該下覆蓋層6 2供應的電子之溢流可以進一步被限 制。結果增加了位於該主動層6 3内之電子和電洞之間輻射 性復合的可能性，並因此’與在圖1 〇中所示之先前技藝相 比，亮度進一步增加。 第六實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 首先，如在圖6Α中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((八1>^14)〇.51111〇.49?(〇.7^^1))下覆蓋層62(例如\=1.0，矽載氣 密度：5Χ1017 cm·3，厚度：1·〇微米）、該嶙化鋁鎵銦 ((AUGado.siIno.wPCOSd))主動層 63(例如 x = 0.45，厚度：〇 3 微米）以及該P型磷化链鎵銦（（ALGa卜x)〇.5iIn〇.49P(〇.7$xSl))第一 上覆蓋層64(例如x = 0.9,鋅載氣密度：5 X 1017 cm·3，厚度： 0.1微米）被依序成長在該η型砷化鎵基材61上。 接著，該 ρ型磷化鋁鎵銦（（AUGaudyliii-yPCiKxSO.?，0.65$y<l)) 層65 (例如χ = 〇·60，y=1.30，厚度：150埃，載氣密度：8 Xl〇l7CnT3)被形成在該第一上覆蓋層64上。 進一步，該 p 型磷化鋁鎵銦（（AlxGai-x)0 51In〇 49P(0.7^csi))第 二上覆蓋層66(例如x = 0.9，鋅載氣密度：5Xl017cnT3，厚 度 ：1.5微米）被成長在該p型磷化鋁鎵銦 -37- 200301574 (33) ((AlxGai-dyliii-yPCCKxSO·?，0.65$y<l))層 65 上，並且該電流擴散 層67被成1長在該第二上覆蓋層66上。 然後，該p型電極6 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層67上方，並且該η型電極69(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材6 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型 電極6 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 在第六實施例中 ，一 ρ型石粦化链嫁銦 ((AlxGai.JyliM.yPOcGO.?，0.65分<1))層 65 被嵌入該第一上覆蓋 層64和該第二上覆蓋層66之間。但是，將複數個ρ型磷化 鋁鎵銦（（AlxGakynbyPCOCxSO·?，0.65分<1))層嵌入該第一上覆 蓋層64和該第二上覆蓋層66之間是可以接受的。〜 依序在一基材上方形成一第一 ρ塑下覆蓋層、一第二ρ 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋層然後在該第一 ρ型下 覆蓋層和該第二ρ型下覆蓋層之間提供一 ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai_x)yIni.yP(0<xS0.7，0.65^y<l))層也是可以接受的。無須 另外強調的是可以在該第一 ρ型下覆蓋層和該第二ρ型下 覆蓋層之間提供複數個ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.Oylni-yPCtXxSOJ，0.65$y<l))層。 第七實施例 根據本發明之第七實施例為一半導體發光裝置之一發 光二極體將會參考圖7A、7B和7C被描述。 圖7A為該發光二極體的剖面圖，而圖7B是圖7A之圓圈b 内部的放大圖。 -38 - 200301574 (34)
如在圖7 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型覆1蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AUGakWnowPCOj^^l))下覆蓋層72、一做為該主動層的 例子之多重量子井主動層7 3以及一做為該第二傳導型覆 蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦（（AlxGakVMlno.wPCOj^^l))上 覆蓋層74，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材 的例子之η型砷化鎵基材7 1上。一電流擴散層7 5被形成在 該上覆蓋層74上方，並且一 ρ型電極76被形成在此電流擴 散層75上方。一 η型電極77被形成在該η型砷化鎵基材71 下方。
如在圖7Β中所示，該多重量子井主動層73係由一磷化 鋁鎵銦（（AUGai.dylnbyPCx^O.l，y=0.8))障壁層 73a以及一磷化 鋁鎵銦（（AUGaiJylnhPCO^^l.O，OSySl.O))井層 73b所構成並且 發射波長不大於5 9 0奈米的光線。在所有的障壁層的層中 位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在 磷化鋁鎵銦（（AUGakyHi-yPCx^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下 端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1，〇電子伏特。 圖7C顯示出在該第七實施例之發光二極體之主動層73 内的能帶侧寫之實例。 該第七實施例之發光二極體使用該磷化鋁鎵銦 ((八1\〇&1.丄11115?(乂=0.1，7=0.8))障壁層73&。此障壁層73&和該 井層7 3 b之間的傳導帶下端之能量位置的差異係比通常使 用白勺嶙化銘鎵銦（（AlxGa^JyliihyPCx^.?，y=0.51))障壁層和該 -39 - 200301574 (35) 井層7 3 b之間的能量差異大。因此，一約〇 . 0 8電子伏特的 能量障壁產生在通常使用的障壁層和該井層之間，但是在 第七實施例中，一約0.2 5電子伏特的能量障壁產生在該障 壁層73a和該井層73b之間，如在第7C圖中所示者。此能 量障壁作用如同對由該下覆蓋層7 2供應的電子的能量障 壁。
如前所述，肇因於在該障壁層7 3 a和該井層7 3 b之間約 0.2 5電子伏特差異之能量障壁，限制由該下覆蓋層7 2供應 的電子進入該井層7 3 b的效果被增強，因此電子從該多重 量子井主動層73的溢流可以被抑制。結果增加了位於該多 重量子井主動層73内之電子和電洞之間輻射性復合的可 能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比，亮度進 一步增加。 第七實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。
首先，如在圖7A中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((Α1χΟ〜.χ)〇·51Ιη〇.49Ρ(0.7β£1))下覆蓋層 72(例如 χ = 0.9，矽載氣 密度：5Χ1017 cm·3，厚度：0.7微米）被成長在該η型砷化 鎵基材71上，並且該雙重量子井主動層73被形成在該下覆 蓋層72上。此雙重量子井主動層73係由交互成長複數層的 磷化鋁鎵銦（（八1力压1-?;)：/111卜/(0^^1.0,0^^1.0))障壁層73旺（例 如 x = 0. 1，y = 0 · 8)以及磷化铭鎵銦（（AlxGaiJyIni.yPCOSdO， OSySl.O))井層73b(例如x = 0.4，y = 0.4)所構成（例如五個井層 73b和六個障壁層73a)。 接著，該p型磷化鋁鎵銦（（AUGakWriowPCOJ^^l))上覆 -40- 200301574 (36) 蓋層74 (例如x = 0.8，鋅載氣密度：5Xl017cnT3，厚度： 0.7微米形成在該雙重量子井主動層73上，並且該電流 擴散層75被成長在該上覆蓋層74上。 . 然後，該p型電極76(例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層75上方，該η型電極77(例如金-鍺）被形成在該η型砷化 鎵基材7 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極7 6 被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。 在第七實施例中，障壁層73a所有的層位於傳導帶下端 _ 的能量位置與一空軌域之間的距離比在辦化铭鎵铜 ((AUGakyiM.yPO^Oj，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位 置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電子伏 特。但是，障壁層7 3 a部分的層位於傳導帶下端的能量位 置與一空軌域之間的距離可能比在磷化鋁鎵銦 ，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位 置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電子伏 特。 鲁 此外，增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化 鎵、磷化鋁鎵（AlxGa^x Ρ(0<χ $ 0.7))和磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-OyliM-yPCiKx^).?，0.65分<1))的其中一個所構成的障壁 層來取代該障壁層73 a而在第七實施例中同樣被得到。 依序在一基材上方形成一 ρ型下覆蓋層、該雙重量子井 主動層73和一 η型上覆蓋層也是可以接受的。 若該雙重量子井結構的主動層具有的是一單量子井結 構，增加亮度的效果可以在第七實施例中同樣被得到。 -41 - 200301574 (37) 當該雙重量子井結構的障壁層或井層是P型時’增加党 度的效果1可以在本實施例中同樣被得到。 第八實施例 根據本發明第八實施例為一半導體發光裝置之一發光 二極體將會參考圖8A、8B和8C被描述。 圖8 A為該發光二極體的剖面圖，而圖8B是圖8 A之圓圈b 内部的放大圖。 如在圖8 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳 導型 覆蓋層 的例子之 η 型磷化鋁鎵銦 ((AUGauWnoMPOJ^^l))下覆蓋層82、一做為該主動層的 例子之單量子井主動層8 3以及一做為該第二傳導型覆蓋 層的例子之P型磷化鋁鎵銦（（AlxGai-xknlno.wPCOj^^l))上覆 蓋層8 4，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的 例子之η型坤化嫁基材8 1上。然後，一做為該半導體層的 例子之ρ型磷化鋁鎵（AlxGaUxP(0<x£0.7))層84被嵌入該單量 子井主動層83和該上覆蓋層85之間。 該單量子井主動層83發射波長不大於590奈米的光線。 在這個p型磷化鋁鎵（A1xGakP(0<d7))層84的傳導帶下端 之最高能量位置係比在該上覆蓋層85的傳導帶下端之能 量位置高〇 · 〇 2電子伏特至1 · 0電子伏特。此外’在該單量 子井主動層83、該p型磷化鋁鎵（AixGai-xP(0<d7》層84以及 兮上覆蓋層8 5的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該P 赉磷化鋁鎵（AUGa^P(〇<G〇.7))層84的傳導帶下端之能量位 置係比在該上覆蓋層85的傳導帶下端之能量位置高〇. 05 200301574 ㈣ 電子伏特至1 . 〇電子伏特。 一電流擴散層86被形成在该上覆蓋層85上方，並且一 Ρ 型電極87被形成在此電流擴散層86上方。一 η型電極88被 形成在該η型砷化鎵基材81下方。 如在圖8 Β中所示，該單量子井主動層8 3係由一做為該 障壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGaiJylni.yPO^^i.o.O^^l.O)) 障壁層8 3 a、一做為該井層的例子之嶙化銘鎵 ((AlxGakym.yPCOSdO，OSySl.O))井層 83b 以及一做為該障壁 層的例子之磷化銘鎵麵（（AlxGai.JylnbyPOSdo，〇$y$i.〇))層 所構成。 圖8C顯示出在該第八實施例之發光二極體之單量子井 主動層83内以及在該單量子井主動層83的鄰近區域内的 能帶側寫之實例。 在第八實施例之發光二極體中，該磷化鋁鎵層8 4係形成 在該位於圖8 B中上侧的障壁層8 3 a以及該上覆蓋層8 5之 間。在該ρ型磷化鋁鎵（AUGai-xPCiKGOJ))層84和該上覆蓋層 8 5連接之前，該位於圖8 B中上侧的障壁層8 3 a和該ρ型磷 化鋁鎵（AUGai.^iKxSOJ))層84之間的在傳導帶下端的能量 差異係大於該障壁層8 3 a和該上覆蓋層8 5之間的在傳導帶 下端的能量差異。因此，若該P叟磷化鋁鎵（AlxGa^^J^iKx^O·?)) 層84不存在的話，只有一 0.05電子伏特的能量障壁會形成 在該位於圖8 B中上側的障壁層8 3 a和該上覆蓋層8 5之 間。但是，若該ρ塑麟化铭鎵（AlxGa^xPi^OQSO.?))層84被形 成，如在圖8C中所示者，一能量障壁，其比肇因於該上 -43 - 200301574 (39) 覆蓋層8 5的能量障壁高約0.0S電子伏特，會產生。此能量 障壁作用1如同對由該下覆蓋層8 2供應的電子的能量障壁。 如前所述，肇因於該位於圖8 B中上側的障壁層8 3 a和該 上覆蓋層85之間的能量障壁，與該P叟磷化銘嫁 (AUGakPCiKx^)·?))層84不存在時相比，由該下覆蓋層82供 應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該單 量子井主動層8 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能 性，並因此，與在圖1 〇中所示之先前技藝相比’亮度進一 步增加。 第八實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 首先，如在圖8A中所示，該η型磷化铭鎵姻 ((八1川&卜〇。51111。.49?(〇.7以£1))下覆蓋層82(例如乂 = 〇.9’ 矽載氣密度：5Xl〇17 cm·3，厚度·· 〇·7微米）被成長在該η 型砷化鎵基材81上，並且該單量子井主動層83被成長在該 下覆蓋層82上。此單量子井主動層83係由兩層麟化銘嫁姻 ((AUGadyliM-yPCO^dO，〇分认〇))障壁層 83a(例如 χ==0.” ’ y = 0.5)以及一層磷化鋁鎵銦（（AlxGa卜ΑΙη^Ρ^Κ1·0 ’ 井層83b(例如χ = 0·4 5，y = 0.45)所構成。 接著，該？型磷化鋁鎵（八1>^314?(〇<>^〇.7))層84(例如 x = 0.4，厚度：250埃，載氣密度：2Xl017cnT3)以及該P 型辦化鋁鎵銦（（八1?^&1_?〇()51111。.49?(〇.7^^1))上覆1層85(例 如x = 0.8，鋅載氣密度：5 X 1017 cm·3，厚度·· 〇.7微米） 被依序成長在該單量子井主動層83上。另外，該電流擴 散層86被成長在該上覆蓋層85上。 -44 - 200301574 (40) 然後」該p型電極8 7 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層86上方，並且該！!型電極88(例如金-鍺）被形成在該^ 型砷化鎵基材8 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ蜇 電極8 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 此外，增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化鎵 或磷化鋁鎵銦（（AlxGaNx)yIn卜yP(0<x£0.7，0·65^<1))所構成的半 導體層來取代該p型磷化鋁鎵（AlxGa^PitKxSO·?))層84而在 第八實施例中同樣被得到。 若該單量子井結構的主動層具有的是一多重量子井結 構，增加亮度的效果可以在第八實施例中同樣被得到。 利用一由，例如磷化鎵、磷化鋁鎵（AlxGai-x P(0<XS〇.7))和 磷化鋁鎵銦（（AUGadyliM.yPCCKx^).?，〇·65^<1))的任一個所構 成的障壁層來取代該障壁層8 3 a也是可以接受的。 第九實施例 根據本發明第九實施例為一半導體發光裝置之一發光 二極體將會參考圖9A、9B和9C被描述。 圖9A為該發光二極體的剖面圖，而圖9β是圖9A之圓圈b 内部的放大圖。 如在圖7 A中所示，該發光二極體具有一做為遠第一傳 導型覆蓋層的例子之n裂鱗化銘鎵錮 ((AUGai-xWnowPO^d))下覆蓋層92、一做為孩王動層的 例子之單量子井主動層93、一做為該第一第二傳導型覆蓋 層的例子之p型磷化鋁鎵銦（（AlxGak)05iInG.49P(〇,7^X$1))第一 200301574 ⑼ Γ^β 上覆蓋亨94，以及一做為該第二第二傳導型覆蓋層的例子 之Ρ型磷彳L鋁鎵銦（（ALGakUiKM^O.^^l))第二上覆蓋層 9 6，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子 之η型砷化鎵基材9 1上。然後，一做為該半導體層的例子 之Ρ型磷化鎵層95被嵌入該第一上覆蓋層94和該第二上覆 蓋層9 6之間。 在這個ρ型鱗化嫁層95的傳導帶下端之最南能量位置係 比在該第二上覆蓋層96的傳導帶下端之能量位置高〇.〇2 電子伏特至1.0電子伏特。此外’在該第一上覆蓋層9 4、 該Ρ型嶙化鎵層95以及該第二上覆蓋層96的該等接面形成 之前的能帶側寫中，在該ρ型磷化鎵層9 5的傳導帶下端之 能量位置係比在該第二上覆蓋層96的傳導帶下端之能量 位置高0.0 5電子伏特至1. 〇電子伏特。 一電流擴散層97被形成在該第二上覆蓋層96上方，並且 一 Ρ型電極98被形成在此電流擴散層97上方。一 η型電極99 被形成在該η型珅化鎵基材91下方。 如在圖9 Β中所示，該單量子井主動層9 3係由一做為該 障壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGakynbyPe^dO’O^^i.o)) 障壁層9 3 a、一做為該井層的例子之瑜化銘鎵銦 ，〇syS10))井層 93b、以及一做為該障 壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（A1xGak)yIni-yp(0^^10，〇Sd〇)) 障壁層93a所構成。然後，該單量子井主動層93發射波長 不大於590奈米的光線。 圖9C顯示出在該第九實施例之發光二極體之單量子井 200301574 (42) 主動層93内以及在該單量子井主動廣 9 3的鄰近區 域内的 能帶側寫泌實例。 在第九實施例之發光二極體中，该轉化嫁層95係形 成在該第一上覆蓋層94以及該第二上覆盖層96<間。在孩 p型磷化鎵廣95和該第二上覆蓋居96速接之前，在該P型磷 化鎵層95的傳導帶下端和該第二上覆的傳導帶下 當該P型磷化鎵層9 5 端之間的能量差異是很大的。因此
和該第二上覆蓋層96被連接時，一能量障壁會形成在該第 一上覆蓋層94和該第二上覆蓋層96之間。該肇因於該P型 磷化鎵層95的能量障壁比該肇因於該上覆蓋層96的能量 障壁高約0 · 1 2電子伏特，如在圖9 C中所示者。此旎量障壁 作用如同對由該下覆蓋層9 2供應的電子的犯量障壁。 如前所述，肇因於該第一上覆蓋層94和該第二上覆盖層
96之間的能量障壁，與該P型磷化鎵層95不存在時相比’ 由該下覆蓋層92供應的電子之溢流可以進一步被限制。結 果增加了位於該主動層93内之電子和電洞之間輻射性復 合的可能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比’ 亮度進一步增加。 第九實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 首先，如在圖9A中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((AUGadminowPi^Wd))下覆蓋層 92(例如 χ = 〇·9，矽載氣 密度：5Χ1017 cm…，厚度：0.7微米）被成長在該η型砷化 鎵基材91上，並且該單量子井主動層93被成長在該下覆蓋 層9 2上。此單量子井主動層9 3係由兩層磷化鋁鎵銦 -47. 200301574 (43) ((AlxGai.x)yIm.yP(〇^ ^ = 1 S $ 1.0))障壁層 9 3 a(例如 χ = 0·60 1， y = 0.5)以及一層磷化鋁鎵銦 ((AlxGadylm-yPOSd.O ’ 0^^.0))井層 93b所構成。 接著，該ρ型磷化铭鎵銦（（AlxGakWnowPCO^xSl))第一 上覆蓋層94(例如d9’鋅載氣密度：4X l〇i7cnT3，厚度： 0.7微米）、該p型磷化鎵層95(厚度·· 60埃，載氣密度：5 X 1017 cm·3)以及該 p 型磷化鋁鎵銦（（AlxGabOo.nlno.wPOj^^l)) 第二上覆蓋層96(例如x = 0.8，鋅載氣密度·· 5Xl017cnT3, 厚度：0.7微米）被依序成長在該單量子井主動層93上。另 外，該電流擴散層97被成長在該第二上覆蓋層96上。 然後，該p型電極9 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散 層97上方，並且該η型電極99(例如金-鍺）被形成在該11 型砷化鎵基材9 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該Ρ型 電極9 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 成了。 增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化鋁鎵 (AUGauAOcxsoj))或磷化鋁鎵銦（（AlxGakym.yPCOCxSO.?， 〇·65^<1))所構成的半導體層來取代該ρ型磷化鎵層95而在 第九實施例中同樣被得到。 若該單量子井結構的主動層具有的是一多重量子井結 構，增加亮度的效果能夠在第九實施例中同樣被得到。 利用一由，例如磷化鎵、磷化鋁鎵（AlxGai-x P(〇<xS〇.7))和 磷化鋁鎵銦（（AlxGai x)yIni yP(〇<x切7，0.65分<1))的任一個所構 成的障壁層來取代該障壁層83 a也是可以接受的。 •48- 200301574 (44) 在前述的第一至第九實施例中，有成長方法、電極材 料、電極1形狀、裝置配置等等的描述。但是，本發明不被 其中的任一個所限制並且能夠應用在所有的磷化鋁鎵銦 基半導體發光裝置中，主動層被形成在該等覆蓋層之間的 具有D Η結構的每一個。此外，本發明可以同樣被應用在 任何電流流過的部分被限制或電流被阻斷或受限的結構 cj? 〇
在前述實施例的半導體發光裝置中，若每一個半導體 層，即該磷化鎵層14、25和95、該磷化鋁鎵（AUGakPCiKx^)·?)) 層34、45和84以及該磷化鋁鎵銦（（AUGai.dyIn卜yP(0<xS0.7， 〇.65分<1))層54和65的厚度都在10埃至500埃的範圍内，來 自該主動層的該等電子的溢流可以確實地被抑制，並且肇 因於晶格失調的晶格缺陷可以被抑制。
此外，若每一個半導體層的厚度都在1 0埃至1 40埃的範 圍内，源自嵌入具有晶格失調的層之晶圓變形的發生可以 確實地被抑制。 如從上面的說明中顯而易見的，本發明之半導體發光裝 置能夠抑制被注入該主動層内的電子的溢流，並因此，提 高了在該主動層内之電子和電洞輻射性復合的可能性。因 此，一高強度半導體發光裝置可以被取得。 本發明因此已被描述，很明顯的是本發明可以利用許多 方法來調整。這樣的調整並不被視為背離本發明的精神和 範圍，並且所有對熟習技藝者來說是顯而易見的這樣的調 整將被包含在如下的申請專利範圍中。 -49- 200301574 (45)
圖式代表符號說明 1卜2卜3i、4卜5卜6卜7卜81 12、 22、32、42、52、62、72、82 13、 23、33、43、53、63、104 14、 25、95 15、 35、55、74、85 16、 27、36、47、56、67、75、86 17、 28、37、48、57、68、76、87 18、 29 ' 38、58、69、77、88、99 24'44、64、94 26、46、66、96 34、45、84 65 73 73a、83a、93a 73b、83b、93b 102 103 105 91 11型_化鎵基材 92 下覆蓋層 主動層 ρ型磷化鎵層 上覆蓋層 97、106 電流擴散層 98、107 ρ型電極 108 η型電極 第一上覆蓋層 第二上覆蓋層 ρ型磷化鋁鎵層 Ρ型磷化鋁鎵銦層 多重量子井主動層 障壁層 井層 緩衝層 n-鱗化铭嫁姻覆蓋層 p-磷化鋁鎵銦覆蓋層
Claims (1)
- 200301574 拾、申請專利範圍 1. 一種半導體發光裝置，包含·· 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及 一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳 導型覆蓋層之間的半導體層，其中 在一介於該主動層和該半導體層之間的接面，以及 一介於該半導體層和該第一傳導型覆蓋層或該第二 傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於 該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05 電子伏特至1.0電子伏特。 2. —種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比590奈米長的波長； 200301574 一_形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及 一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於 該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其 中 位於該半導體層之傳導帶下端之最高能量位置係比 位於該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置 高0.02電子伏特至1.0電子伏特。 3. —種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 姻基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層； 一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳 導型覆蓋層；以及 至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二 傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中 在一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該半導體層之 間的接面以及一介於該半導體層和該第二第二傳導 型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中位於 該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第 二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高〇.〇5 200301574電子_伏特至1. 〇電子伏特。 4. 一種半導體發光裝置，包含·· 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵 銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來 的光具有不比590奈米長的波長； 一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層； 一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳 導型覆蓋層；以及 至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二 傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於 該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置 高0.02電子伏特至1.0電子伏特。 5. —種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型 覆蓋層； 一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳 導型覆蓋層： 至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一 傳導型覆蓋層之間的半導體蜃； 200301574 一一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化 鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射 出來的光具有不比590奈米長的波長；以及 一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中 在一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該半導體層之 間的接面以及一介於該半導體層和該第二第一傳導 型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中位於 該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第 一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05 電子伏特至1.0電子伏特。 6. —種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型 覆蓋層； 一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳 導型覆蓋層： 至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一 傳導型覆蓋層之間的半導體層； 一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化 鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射 出來的光具有不比590奈米長的波長；以及 一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於 該第一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置 200301574高0 J32電子伏特至1.0電子伏特。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以 及一磷 化鋁鎵 銦 ((AUGakyiM-yPCCKx^)·?，0.65分<1))層中的任一個。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在1 0埃至5 00埃之間。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 10. 如申請專利範圍第i項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 11. 如申請專利範圍第1 0項之半導體發光裝置，其中： 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在璘化鋁 鎵銦（（AlxGabdyli^.yPh^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 12. —種半導體發光裝置，包含： 一化合物半導體基材； 一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋 層； 200301574一-形成在該第一傳導型覆蓋層上的主動層；以及 一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層，其中 該主動層係由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的一單 量子井主動層或一多重量子井主動層， 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層和至少一個井層構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AUGakynbyPCxsO.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電 子伏特0 13. 如申請專利範圍第12項之半導體發光裝置，其中·· 該等障壁層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以 及一磷 化鋁鎵 銦 ((AlxGai.j^ylr^.yPCCKxSO.?，0.65$y<l))層中的任一個。 14. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 15. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X1018 cm·3 的載氣密度（carrier density)。 16. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 17. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一麟化嫁層、一鱗化I呂鎵 -6- 200301574(AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以 及一磷 化鋁鎵 銦 ((AlxGakynbvPCiKxSO·?，0.65£y<l))層中的任一個。 18. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 19. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 20. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 21. 如申請專利範圍第20項之半導體發光裝置，其中·· 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在磷化銘 鎵銦（（AlxGai-dyln^yPh^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1. 〇電子伏特。 22. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 23. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X 1018 cm_3的載氣密度。 24. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 200301574 25. 如申-請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(0<x<0.7)) 層 以及一磷化 铭鎵銦 ((AUGakhlnuyPCOCxSO.?，0.65分<1))層中的任一個。 26. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 27. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 28. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 29. 如申請專利範圍第2 8項之半導體發光裝置，其中： 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在瑪化|g 鎵銦（（AUGakyni-yPCFO.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1. 〇電子伏特。 30. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 31. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層具有IX 10"至5 X 1018 cnT3的載氣密度。 20030157432. 如申_請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 33. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化 鋁 鎵 銦 ((AlxGai.dyltii.yPfCKxSO.?，0.65£y<l))層中的任一個。 34. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至5 00埃之間。 35. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 36. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 37. 如申請專利範圍第3 6項之半導體發光裝置，其中： 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在嶙化I呂 鎵銦（(AlxGai_x)yIn卜yP(x=0.7，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 38. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 39.如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 200301574落半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X 1018 cnT3的載氣密度。 40. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為11塑，並且該第二傳導型為p型。 41. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以 及一磷 化鋁鎵 銦 ((AlxGakyiM.yPCiKxSO·?，0.65分<1))層中白勺任一個。 42. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在1 〇埃至5 00埃之間。 43. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 44. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 45. 如申請專利範圍第44項之半導體發光裝置，其中： 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在嶙化铭 鎵銦（（AUGa^jOylni-yPO^O·?，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0. 〇 5電子伏特至 1.0電子伏特。 46. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： -10- 200301574諼半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 47. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X 1018 cnT3的載氣密度。 48. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 49. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGal.xP(0<x<0.7)) 層以 及一磷 化鋁鎵 銦 ((AlxGaiJyliii.yPCCKxSO·?，0.65$y<l))層中的任一個。 50. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 51. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 52. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子 井（MQW)主動層。 53. 如申請專利範圍第5 2項之半導體發光裝置，其中： 該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁 層以及至少一個井層所構成，以及 在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量 位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在磷化銘 鎵銦（（AUGabJylnbyPO^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的 能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 • 11 - 200301574 1.0電子伏特。 54. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 55. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X 1018 cnT3的載氣密度。 56. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中： 該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。-12·
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