TW200529474A - Thin-film LED with an electric current expansion structure - Google Patents

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200529474 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及申請專利範圍第1項前言所述之一種薄膜發光 二極體。 本專利申請案主張德國專利申請案10 2004 003 986.0之 優先權，其已揭示之內容於此作爲參考。 【先前技術】 一種習知之製造光電組件之方法，特別是以氮化合物半導 ® 體爲主之電致發光二極體之製造方法，是以所謂薄膜技術爲 主。在此種方法中，一種有功能的半導體層序列（其特別是 包含一種發出輻射用的活性層）首先以磊晶方式生長在一種 生長基板上，然後一種新的載體施加在該半導體層序列之與 該生長基板相面對的表面上，隨後將該生長基板分離。由於 該氮化合物半導體用的生長基板（例如，SiC，藍寶石或GaN) 較貴，則上述方法特別是提供了以下之優點：該生長基板可 再使用。由藍寶石所構成的生長基板使氮化合物半導體所構 ® 成的半導體層序列剝離時例如可以一種由WO 98/14986中 已爲人所知的雷射剝離（Lift-Off)方法來達成。 一種薄膜發光二極體特別是具有以下之特徵： -在一產生輻射用的磊晶層序列之面向載體的主面上施加 或形成一種反射層，其使磊晶層序列中所產生的電磁輻射之 至少一部份反射回到該磊晶層序列中； -該磊晶層序列所具有之厚度是在20微米或更小的範圍 中，特別是在6微米的範圍中；以及 200529474 -該磊晶層序列含有至少一種半導體層，該半導體層之至 少一面含有一種混合結構，其在理想情況下會使光在該磊晶 層序列中形成一種近似於隨機（ergo die)之分佈，即，其具有 一種儘可能可隨機推測之分散特性。 薄膜發光二極體之基本原理例如已描述在I. Schnitzel* et al·，Appl. P hy s. Lett. 63 (16)，18. October 1 993，2174-2176 中，其已揭示之內容於此作爲參考。 薄膜發光二極體之電性接觸作用通常是藉由二個電性接 ® 觸層來達成，例如，藉由載體背面上之P-接觸層和半導體層 序列之遠離該載體的此側上的η-接觸層來達成。該薄膜發光 二極體之遠離該載體的此側通常是用來發出輻射，因此一種 對已發出之輻射是不可透過的接觸層只可施加在該半導體 層序列的表面的一部份區域上。由於此一原因，則通常該晶 片表面中只有一種較小的中央區域設有一種接觸面（連結 墊）。 在傳統的電致發光二極體晶片（其所具有之邊長小於300 ^ 微米）中，通常以一種配置在晶片表面中央的連結墊以便在 半導體晶片中達成一種較均勻的電流分佈。但在大面積的半 導體晶片（其邊長例如大約爲1毫米）中上述之接觸方式會不 利地對該半導體晶片造成一種不均勻的電流，這樣會在活性 區中造成一種較高的前向電壓和一種較小的量子效率。此種 效應特別會發生在具有較小之橫向導電率的半導體材料 中，特別是會發生在氮化合物半導體中。最大的電流密度在 此種情況下發生在該半導體晶片之中央區域中。但該半導體 200529474 晶片之中央區域中所發出的輻射之至少一部份是發射至該 不可透過的連結墊中且因此至少一部份會被吸收。 爲了改良電流擴大性，則已爲人所知的事實是··在P -半導 體材料之晶片表面之整面上施加一種半透明之薄金屬層，例 如Pt層或NiAi!層。然而，已發出之輻射之不可忽視的一部 份（例如，大約50%)會在該半透明的層中被吸收。此外，上 述之接觸層不易與η-摻雜之氮化合物半導體相接觸。

InGaAlP-LEDs中爲了改良電流之流入性，貝[J由DE 199 47 ^ 〇30 A1中已知可使用一種較厚-且透明之電流擴大層，其設 有一橫向已結構化之電性接觸層。電流之施加因此是藉由中 央連結墊和多個在晶片表面上與該連結墊相連接的接觸條 來達成。當發光二極體晶片具有橫向導電率較小的半導體材 料，特別是具有氮化合物半導體材料時，則上述之接觸方式 不容易轉移至大面積的發光二極體晶片上，此乃因晶片表面 上不透明的接觸條之密度必須提高，使已發出的輻射之大部 份可在該接觸層中被吸收。此外，較大密度的電流擴大層會 ^ 造成較大的電壓降且在製造時需要較長的生長時間。又’在 較厚的電流擴大層中會產生應力，因此有可能引起裂痕。 【發明內容】 本發明的目的是提供一種薄膜發光二極體’其具有一種已 改良的電流擴大結構，該薄膜發光二極體之特徵特別是：藉 由接觸層材料而使晶片表面有較小的明暗度（shading)時’則 晶片面積上會有較均勻的電流分佈。 上述目的以具有申請專利範圍第1項特徵的薄膜發光二極 •200529474 體來達成。本發明有利的構成和其它形式描述在申請專利範 圍其它各附屬項中。 當一種薄膜發光二極體具有：一活性層，其在主輻射方向 中發出電磁輻射；一在主輻射方向中位於該活性層之後的電 流擴大層，其由第一氮化合物半導體材料所構成；一主面， 經由該主面使主輻射方向中所發射之輻射發出；以及一第一 接觸層，其配置在該主面上，則依據本發明該電流擴大層之 橫向導電率可藉由形成一種二維的電子氣體或電洞氣體而 •提高。 該電流擴大層之橫向導電率提高時會使該活性層有一種 均勻的電流流動且因此可提高該薄膜發光二極體之效率。 爲了在電流擴大層中形成一種二維的電子氣體或電洞氣 體，則較佳是使由一種第二氮化合物半導體材料（其電子能 帶間隙較第一氮化合物半導體材料者還大）所構成的層埋置 於該電流擴大層中。 第一氮化合物半導體材料和第二氮化合物半導體材料較 鲁佳是各別具有成份InxAlyGai-x-yN，其中OSxSl，Ogygl 且x + yS 1。第二氮化合物半導體材料之成份須與第一氮化 合物半導體材料之成份不同，使第二氮化合物半導體材料之 電子能帶間隙大於第一氮化合物半導體材料之能帶間隙。各 別之材料因此未必具有上式所示之在數學上很準確的成 份。反之’各別的材料可具有一種或多種摻雜物質以及其它 的成份’追些成份會改變該材料的物理性質。爲了簡單起 見’上式只包含晶體柵格（A1，Ga，In，N)之主要成份，當這 200^29474 些主要成份之一部份可由少量之其它材料所取代時。 在由第二氮化合物半導體材料所構成的至少一層和由第 一氮化合物半導體材料所構成的電流擴大層之間的界面上 形成一種橫向導電率特別高的區域。該區域之已增高的橫向 導電率可在能帶模型中說明如下：在第一氮化合物半導體材 料和第二氮化合物半導體材料之間的界面上該導電帶-和價 帶之能帶邊緣會分別產生一種彎曲現象，其會造成電位凹陷 之形成，該電位凹陷中會產生一種橫向導電率特別高的二維 ®電子氣體或電洞氣體。 在本發明的薄膜發光二極體之一種較佳的實施形式中，由 第二氮化合物半導體材料所構成的多個層埋置於電流擴大 層中。以此種方式可有利地在第一氮化合物半導體材料和第 二氮化合物半導體材料之間形成多種界面，在各界面上由於 能帶彎曲而分別形成一種電位凹陷，其中會產生一種橫向導 電率較高的二維電子氣體或電洞氣體。整個電流擴大層之橫 向導電率因此在與只具有一埋入層（其電子能帶間隙較第一 ® 氮化合物半導體材料者還大）之電流擴大層相比較時可更加 提高。由第二氮化合物半導體材料所構成的層之數目較佳是 介於1(含）和5(含）之間。 由第二氮化合物半導體材料所構成的至少一層之厚度例 如可在10 nm和100 nm之間。 第一氮化合物半導體材料（其可形成該電流擴大層）較佳是 GaN。第二氮化合物半導體材料例如可爲AlxGa^N，其中 0‘xS 1，較佳是 O.lSxSO.2。 200529474 由第二氮化合物半導體材料所構成的至少一層較佳是具 有一種摻雜，其中該摻雜物質的濃度在與該電流擴大層相鄰 的區域中較該層之中央區域中者還高。在第二氮化合物半導 體材料之與該電流擴大層相鄰的區域中已提高的摻雜物質 濃度所造成的優點是··在各區域中（其中橫向導電率藉由二 維電子氣體或電洞氣體而提高）可存在著數目較多的自由電 荷載體。橫向導電率和電流擴大性因此可進一步獲得改良。 第一和第二氮化合物半導體材料例如可分別受到n-摻 ^ 雜。在此種情況下，在第一和第二氮化合物半導體材料之間 的界面上會形成一種二維的電子氣體。另一方式是亦可使第 一和第二氮化合物半導體材料分別形成Ρ-摻雜。相對於先前 所述的情況而言，此時會在第一和第二氮化合物半導體材料 之間的界面上形成一種二維的電洞氣體而不是二維的電子 氣體。在本發明的另一有利的不同形式中，其設計方式是使 一由第二氮化合物半導體材料所構成的很薄的Π-摻雜層埋 置於一由Ρ-摻雜的第一氮化合物半導體材料所構成的電流 ® 擴大層中。以此種方式則亦可在Ρ-摻雜的第一氮化合物半導 體材料中產生一種二維的電子氣體。 薄膜發光二極體之活性層例如包含InxAlyGamN，其中 OSx^l，OSySl且x + y^l。該活性層例如可形成異質結 構，雙異質結構或量子井結構。此名稱”量子井結構”因此包 含一種結構，該結構中電荷載體藉由局限（confinement)作用 而使其能量狀態量子化。該名稱”量子井結構”特別是未指出 該量子化的維度，其因此另外可包含量子井，量子線和量子 -10- 200529474 點以及這些結構的組合。 在上述薄膜發光二極體之一種實施形式中，作爲輻射發出 用的主面之至少一個邊長是400微米或更大，特別是8〇〇微 米或更大。特別是可設有一種1毫米或更大的邊長，其中該 主面特別是可具有一種正方形的形式。藉由電流擴大層之橫 向導電率之提高，則在大面積的薄膜發光二極體中可在活性 層中達成一種較均勻的電流分佈，否則由氮化合物半導體材 料所構成的傳統之電流擴大層不易達成均勻的電流分佈。 該薄膜發光二極體之第一接觸層配置在發出輻射用的主 面上且較佳是包含一種金屬或金屬合金。該第一接觸層較佳 是一種Ti-Pt-Au層序列，其由相鄰之氮化合物半導體層開 始例如包含一種大約5 0 n m厚之T i -層，大約5 0 n m厚之P t -層以及一種大約2 //m厚之Au-層。一種Ti-Pt-Au層序列相 對於電子遷移不敏感時是有利的，否則電子遷移例如可在一 種含有鋁的第一接觸層中發生。第一接觸層因此較佳是未含 有鋁。 第一接觸層有利的方式是具有一種橫向的結構’其包含一 個接觸面（連結墊）和多個接觸條。在一種較佳的實施形式 中，該接觸面由至少一框架形式的接觸條所圍繞’其中該框 架形式的接觸條經由至少另一接觸條而與該接觸面相連 接。該至少一框架形式的接觸條例如可具有一種正方形-， 長方形-或圓形的形式。 由於電流擴大層之已提高的橫向導電率’則在本發明的薄 膜發光二極體之主面中只有較小的部份須由該接觸層所覆 200529474 蓋。有利的方式是該主面中只有小於1 5 %，特別是小於1 0 % 之總面積由第一接觸層所覆蓋。此外，該電流擴大層之良好 的橫向導電率所顯示的優點是：該接觸層的較粗大的結構足 以在薄膜發光二極體的活性層中產生較均勻的電流密度分 佈。例如，有利的方式是該接觸面由1，2或3個框架形式 的接觸條所圍繞。爲了提高該薄膜發光二極體之效率，則由 於該電流擴大層之高的橫向導電率而使該接觸層的較細微 的結構（特別是使用數目較多的框架形式的接觸條）已不需 ® 要。第一接觸層之結構化所需的費用因此可有利地下降。 另一較佳的實施形式含有第二接觸層，其由該活性層觀看 時面對第一接觸層。第二接觸層在一種面對該接觸面的區域 中具有一種凹口。第二接觸層因此須被結構化，使該接觸面 (其與至少一接觸條一起形成第一接觸層）由該活性層觀看 時位於一種未由第二接觸層所覆蓋的區域之對面。這樣所具 有的優點是：該活性層之一種位於該接觸面下方的區域中的 電流密度會下降。這在第一接觸層由一種非透明的金屬構成 ^ 時特別有利，否則該接觸面下方所產生的輻射的至少一部份 會在該接觸面中被吸收。以上述方式可有利地提高該薄膜發 光二極體之效率。 第二接觸層較佳是一種對已發出的輻射具有反射性的 層。這在該薄膜發光二極體在一種面對該主面的面上以一種 載體而與一種連接層（例如，焊接層）相連接時特別有利。在 此種情況下，載體方向中所發出的輻射由具有反射性的接觸 層反射回到主面中且以此種方式使載體中及/或該連接層中 -1 2 - 200529474 的輻射吸收率減小。 本發明的薄膜發光二極體在以300 mA或更大之電流強度 來驅動時特別有利，此乃因在此種大的驅動電流強度時在傳 統的薄膜發光二極體中可觀察到一種不均勻的電流分佈，其 在發光二極體晶片之中央區中具有最大値。 【實施方式】 本發明以下將依據第1至7圖中的實施例來詳述。 各圖式中相同或功能相同的元件以相同的參考符號來表 7\\ ° 依據本發明之第一實施例，第1A圖中沿著第1B圖之俯視 圖之線I-II而形成的橫切面所示的薄膜發光二極體含有一 種磊晶層序列1 6，其具備一種活性層7。該活性層7例如形 成異質結構，雙異質結構或量子井結構。電磁輻射1 9例如 在紫外線藍色-或綠色光譜區域中在主輻射方向15中由 活性層7發出。該活性層7例如包含在至少一 p -摻雜的半導 體層6和至少一 n-摻雜的半導體層8之間。由活性層7在主 輻射方向15中所發出的電磁輻射19經由主面14而由薄膜 發光二極體發出。 在面對該主面1 4之此側上該磊晶層序列1 6藉由連接層 3 (例如’ 一種焊接層）而固定在載體2上。該載體的背面例 如設有電極1。 爲了使該薄膜發光二極體之磊晶層序列i 6達成電性接觸 作用’則須在該薄膜發光二極體之主面14上設有第一接觸 層11，12，13。在該活性層7和第一接觸層11，12，13之 200529474 間含有一種電流擴大層9，其包含第一氮化合物半導體材 料，例如，GaN。在由第一氮化合物半導體材料所構成的電 流擴大層9中埋置著由第二氮化合物半導體材料（較佳是 AlGaN)所構成的至少一個層10，即，電流擴大層9具有多 個層，其例如含有二個GaN-部份層（partial layer)9a，9b，該 二個部份層藉由已埋置的 AlGaN-層10而互相隔開。該 AlGaN-層10較佳是具有成份AlxGabXN，其中O.lSxSO.2。 就像以下仍將詳述者一樣，藉由電流擴大層9中已埋置的 ® 半導體層1 〇，則可改進該電流擴大層9之橫向導電率。電 流擴大層9中已埋置的由第二氮化合物半導體材料所構成 的層10所具有的厚度較佳是由lOnm(含）至100 nm(含）。 第一接觸層1 1，12，13較佳是包含一種Ti-Pt-Au-層序列 (未顯示），其由相鄰的電流擴大層10開始例如包含一種大 約50 nm厚的Ti-層，一大約50 nm厚的Pt-層以及一大約 2 厚的Au-層。爲了防止電子遷移，則第一接觸層1 1， 12，13較佳是未含有鋁。配置在該薄膜發光二極體之主面 • 14上的第一接觸層11，12，13之橫向結構顯示在第1B圖 所示的俯視圖中。第一接觸層包含一接觸面1 1，其配置在 該主面I4之中央區中。此外，第一接觸層包含多個接觸條 12，其在徑向中由接觸面11而向該薄膜發光二極體之邊緣 延伸。各接觸條1 2之至少一部份經由另一框架形式的接觸 條13(其圍繞該接觸面11)而互相連接。 各框架形式的接觸條1 3可構成如圖所示的互相圍繞之正 方形或長方形。另一方式是例如亦可使用圓形的框架或規則 -14- 200529474 的多角形形式的框架，其中各框架形式的接觸條1 3較佳是 以同心方式配置著，即，其具有一種共同的中央點，該中央 點中較佳是配置著該接觸面11。框架形式的接觸條之數目 較佳是1，2或3。第一接觸層（其包含該接觸面1 1和各接觸 條12，13)較佳是由金屬所構成，特別是由鋁所構成。 第二接觸層5鄰接於該薄膜發光二極體之半導體層序列 1 6之面向該載體2的此側，第二接觸層較佳是對該相鄰接 的半導體層6形成一種歐姆接觸。第二接觸層5較佳是含有 ® 一種金屬，例如，鋁，銀或金。在與第二接觸層5相鄰接之 半導體層6是p-摻雜之情況下，銀特別是一種適用於第二接 觸層5之材料，此乃因銀可對該p-摻雜之氮化合物半導體形 成一種良好的歐姆接觸。 第二接觸層5較佳是一種可對該已發出的輻射造成反射的 層。這樣所具有的優點是：由活性層7在該載體2的方向中 所發出的電磁輻射的至少一部份可朝向該主面1 4反射且在 該處由薄膜發光二極體發出。以此種方式可使吸收損耗減 ^ 少，該吸收損耗例如可發生在該載體2的內部或發生在該連 接層3中。 在面對第一接觸層的接觸面11之區域中，第二接觸層5 較佳是具有一種凹口 1 8。該凹口 1 8之大小和形式較佳是與 該接觸面1 1之大小和形式相一致。由於在該凹口 1 8之區域 中在第二接觸層5和相鄰的半導體層6之間不會形成歐姆接 觸，則主面14上之第一接觸層11，12，13和載體2之背面 上之電極1之間該電流流經該凹口 1 8之區域時會變小。以 -15- 200529474 此種方式使流經活性層7之一區域（其配置在第一接觸面1 1 和第二接觸層5中的凹口 1 8之間）之電流有利地下降。活性 層7之該區域中輻射之產生因此會下降，於是可有利地使非 透明之接觸面1 1內部中至少一部份輻射之吸收會下降。 在第二接觸層5和該連接層3之間較佳是包含一種位障層 4。該位障層4例如含有TiWN。藉由該位障層4，則特別是 可防止該連接層3(其例如是一種焊接層）之材料擴散至第二 接觸層中，否則特別是作爲反射層用之第二接觸層5之反射 •作用會受影響。 本發明之薄膜發光二極體在第2A圖中以橫切面-以及在第 2B圖中以俯視圖所顯示的第二實施例不同於本發明第1圖 中所示的第一實施例之處是：由第二氮化合物半導體材料所 構成的三個層l〇a，10b，10c (第一實施例中只有唯一之一層） 埋置於電流擴大層9中，即，電流擴大層9具有多個層，其 例如包含4個GaN-部份層9a，9b，9c，9d，這些層藉由三個 已埋置之AlGaN-層l〇a，l〇b，10c而互相隔開。另一方式是 ^ 其它由第二氮化合物半導體材料所構成的多個層亦可埋置 於由第一氮化合物半導體材料所構成的電流擴大層9中。 .已埋置之各層之數目較佳是介於1和5之間。這些層l〇a， 10b，10c分別具有10 nm至100 nm之厚度且不必以周期性 之方式配置著。例如，各層10a，10b，10c之厚度不同及/或 相互間的距離不同。 藉由多個已埋置之由第一^氮化合物半導體材料所構成之 層10a，10b，10c，則電流擴大層9之橫向導電率在與第1圖 -16- 200529474 中所示的實施形式相比較時可有利地以各別已埋置之層而 進一步提高。例如，藉由電流擴大層9中已埋置之三個層 10a，10b，10c，則可在第一氮化合物半導體材料和第二氮化 合物半導體材料之間以較大的電子能帶間隙來產生6個界 面。在每一界面上分別形成一種電子位能井（well)，電子在 該位能井內部中具有一種特別高的移動性。 電流擴大層之橫向導電率提高時所具有的優點是：由於由 第二氮化合物半導體材料所構成的各層10a，l〇b，10c埋置 • 於電流擴大層9中，則該電流擴大層9之橫向導電率可提 高，使接觸條之數目，各接觸條相互間的距離以及由各接觸 條1 2，1 3和該接觸面1 1所覆蓋之晶片面積都可減小，此時 該電流擴大作用在該薄膜發光二極體內部中基本上不受影 響。 此外，由第2B圖所示的俯視圖中可知本發明的第二實施 例之與第一實施例不同之處還包括：該主面14上的第一接 觸層只包含二個框架形式的接觸條1 3以取代三個框架形式 ® 的接觸條1 3。藉由電流擴大層9之橫向導電率之提高，則 第一接觸層1 1，1 2，1 3之結構可簡單化，這樣可使製造成 本下降且使各接觸層1 1，1 2，1 3內部中之輻射吸收率下降。 藉由二維電子氣體或電洞氣體之形成以使橫向導電率提 高，這將依據第3至7圖詳細說明於下。第3A圖是由一種 氮化合物半導體材料（例如，η-摻雜之GaN)所構成的半導體 層之能帶模型中電子之能帶結構圖，其中埋置著由電子能帶 間隙較大的第二氮化合物半導體材料（例如，η-摻雜之 -17- 200529474

AlGaN)所構成的半導體層。第3A圖顯示導電帶20，價帶 21之外形以及GaN之費米（Fermi)-能階22和AlGaN之費米 能階23，其中未考慮各個半導體材料之間的交互作用。由 於AlGaN在與GaN相較時具有較大的電子能帶間隙，則埋 置於GaN-層中的AlGaN-層中該導電帶20和價帶21之間的 距離大於相鄰的GaN-層中者。 第3B圖是在考慮二種半導體材料之交互作用時所顯示的 導電帶邊緣2 1之外形。由於費米能階22，23互相平衝，則 ® 在GaN層之與AlGaN層相鄰之各區域中會形成一種能帶彎 曲，使這些區域中分別形成一種電子位能井25，其中電子 具有一種高的移動性，使該區域中形成一種二維之電子氣 體。 第4圖是針對電流擴大層之一種較佳之實施形式而顯示該 摻雜物質濃度λ相對於位置座標z之關係圖，座標z垂直於 電流擴大層（即，平行於主輻射方向）而延伸。在本實施例 中，AlGaN層埋置於一由GaN所構成的電流擴大層中，其 ® 中該GaN-層和該AlGaN層分別受到η-摻雜。該AlGaN層在 與該GaN-層相鄰的的區域24中所具有的摻雜物質濃度較其 內部中者還高（所謂摻雜尖端）。自由電子（其在第3B圖中所 示的位能井2 5中具有高的移動性）之數目因此更加提高且因 此可使橫向導電率進一步獲得改良。 如第3圖中依據能帶模型所示，其中只使唯一之由第二氮 化合物半導體材料所構成的層埋置於一種由第一氮化合物 半導體材料所構成的電流擴大層中，另一方式是亦可加入第 -18- 200529474 二氮化合物半導體材料所構成的多個層，如本發明第二實施 例中所述者。在此種情況下第5圖是在未考慮半導體材料（例 如，GaN和AIGaN)之間的交互作用時所顯示的導電帶20和 價帶21之外形。在半導體材料之間的每一界面上在考慮上 述之交互作用時會分別產生一種與上述第3B圖相關之能帶 彎曲現象且相對應地形成位能井（未顯示）。 電流擴大層和其中所埋置的由第二氮化合物半導體材料 所構成的半導體層不必各別地受到π-摻雜。另一方式是該二 ® 層例如亦可受到P-摻雜。第6圖顯示在p-摻雜之AlGaN-層 (其埋置於P-摻雜之GaN-層中）之情況下該價帶邊緣21之外 形。在此種情況下，在界面上分別產生一種能帶彎曲，其分 別表示電洞之位能井2 6。以此種方式可在各界面區中分別 產生一種二維的電洞氣體。 在本發明的另一較佳的實施形式中，爲了在p-摻雜之電流 擴大層（例如，p-GaN)中產生一種二維的電子氣體，則須在 該電流擴大層中埋置一種η-摻雜之層（例如，n-AlGaN)，其 ® 所具有的電子能帶間隙較P-摻雜之層者還大。本實施形式之 未受干擾之能帶模型顯示在第7A圖中且在考慮半導體材料 之交互作用時該能帶模型顯示在第7B圖中。類似於第3B 圖所示的例子，其中GaN-層和已埋置之AlGaN-層分別受到 η-摻雜，則在此種情況下在p-摻雜之GaN和n-摻雜之AlGaN 之間的界面上由於在各個半導體-半導體-界面上的能帶彎 曲而分別形成一種電子位能井25，藉此以形成一種二維的 電子氣體，其具有較高的橫向導電率。 -19- •200529474 本發明不限於依據各實施例所作的說明。反之，本發明包 含每一新的特徵及各特徵的每一種組合，其特別是包含申請 專利範圍中各特徵的每一種組合，當該特徵或其組合未明顯 地顯示在各申請專利範圍中或各實施例中時亦同。 【圖式簡單說明】 第1A圖本發明第一實施例的薄膜發光二極體之切面圖。 第1B圖本發明第一實施例的薄膜發光二極體之俯視圖。 第2A圖本發明第二實施例的薄膜發光二極體之切面圖。 ^ 第2B圖本發明第二實施例的薄膜發光二極體之俯視圖。 第3A和3B圖係n-摻雜的半導體層之電子能帶結構之圖 解，其中具有較大之電子能帶間隙之由第二 半導體材料所構成的η-摻雜層埋置於該半 導體層中。 第4圖 係第2圖所示之半導體層之摻雜濃度的之外觀。 第5圖 半導體層之能帶模型之圖解，其中埋置著具有較 大之電子能帶間隙之由第二半導體材料所構成的 ^ 多個半導體層。 第6圖 係ρ-摻雜的半導體層之價帶邊緣之外形，其中埋置 著具有較大之電子能帶間隙之由第二半導體材料 所構成的Ρ-摻雜的半導體層。 第7Α和7Β圖係ρ-摻雜的半導體層之能帶模型之圖解，其 中埋置著具有較大之電子能帶間隙之由第 二半導體材料所構成的η-摻雜之半導體層。 -20- 200529474

【主要元件符號說明】 1 電極 2 載體 3 連接層 4 位障層 5 第二接觸層 6 P-摻雜的半導體層 7 活性層 8 η-摻雜的半導體層 9 電流擴大層 10 已埋置之層 11 接觸面 12 接觸條 13 框架形式的接觸條 14 主面 15 主輻射方向 16 磊晶層序列 18 凹口 19 電磁輻射 20 導電帶邊緣 2 1 價帶邊緣 22，23 費米能階 24 具有較高摻雜濃度之區域 25，26 位能井 -21 -

Claims (1)

1. 200529474 十、申請專利範圍： 1 · 一種薄膜發光二極體，其具有：一活性層（7)，其在主輻 射方向（15)中發出電磁輻射（19); 一在主輻射方向（15)中 位於該活性層（7)之後的電流擴大層（9)，其由第一氮化合 物半導體材料所構成；一主面（1 4)，經由此主面使主輻射 方向（15)中所發射之輻射（19)發出；以及第一接觸層（11 ，12，13)，其配置在該主面（14)上， 其特徵是：該電流擴大層（9)之橫向導電率藉由形成一種 • 二維的電子氣體或電洞氣體而提高。 2.如申請專利範圍第1項之薄膜發光二極體，其中爲了在電 流擴大層（9)中形成一種二維的電子氣體或電洞氣體，則 由第二氮化合物半導體材料（其電子能帶間隙大於第一氮 化合物半導體材料之能帶間隙）所構成的至少一個層（10) 須埋置於該電流擴大層（9)中， 3 ·如申請專利範圍第2項之薄膜發光二極體，其中由第二氮 化合物半導體材料所構成的多個層（10a，10b，10c)埋置於 ·_電流擴大層(9)中。 4.如申請專利範圍第2或3項之薄膜發光二極體，其中由第 二氮化合物半導體材料所構成的多個層（l〇a，10b，10c)之 數目介於1(含）和5(含）之間。 5 ·如申請專利範圍第2至4項中任一項之薄膜發光二極體， 其中由第二氮化合物半導體材料所構成的至少一層（1 0) 所具有的厚度是在1〇 nm和1〇〇 nm之間。 6 ·如申請專利範圍第2至5項中任一項之薄膜發光二極體， -22- 200529474 其中第一氮化合物半導體材料是GaN。 7.如申請專利範圍第2至6項中任一項之薄膜發光二極體， 其中第二氮化合物半導體材料是AlxGa^N，其中Ο.ΐ^χ S 0.2。 8 ·如申請專利範圍第2至7項中任一項之薄膜發光二極體， 其中由第二氮化合物半導體材料所構成的至少一層（1 〇) 具有一種摻雜，與該電流擴大層（9)相鄰的區域中之摻雜物 質濃度大於該層（10)之中央區域之摻雜物質濃度。 9 ·如申請專利範圍第2至8項中任一項之薄膜發光二極體， 其中第一和第二氮化合物半導體材料分別受到η-摻雜。 I 0 ·如申請專利範圍第2至9項中任一項之薄膜發光二極體， 其中第一氮化合物半導體材料受到ρ -摻雜且第二氮化合 物半導體材料受到η-摻雜。 II ·如申請專利範圍第1至1 〇項中任一項之薄膜發光二極體 ’其中該活性層（7)具有IiuAUGah.yN，其中0S 1，〇 且 x + y$lo 1 2 ·如申請專利範圍第1至1 1項中任一項之薄膜發光二極體 ’其中該主面（14)之至少一邊長是400微米或更大。 13·如申請專利範圍第12項之薄膜發光二極體，其中該主面 Π4)之至少一邊長是800微米或更大。 1 4 ·如申請專利範圍第丨至丨3項中任一項之薄膜發光二極體 ’其中該薄膜發光二極體之驅動是以電流強度3〇〇 mA或 更大來達成。 1 5 ·如申請專利範圍第1至1 4項中任一項之薄膜發光二極體 -23- 200529474 ，其中第一接觸層（11，12，13)未含有鋁。 1 6.如申請專利範圍第1至1 5項中任一項之薄膜發光二極體 ，其中該主面（1 4)之總面積之小於1 5 %之部份是由第一接 觸層（1 1，12，13)所覆蓋。 1 7 ·如申請專利範圍第1至1 6項中任一項之薄膜發光二極體 ，其中第一接觸層（11，12，13)具有一種橫向結構，其包 含一接觸面（11)和多個接觸條（12，13)。 18.如申請專利範圍第17項之薄膜發光二極體，其中該接觸 B 面（1 1)由至少一框架形式的接觸條（13)所圍繞，該框架形 式的接觸條（13)經由至少另一接觸條（12)而與接觸面相連 接。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之薄膜發光二極體，其中該框架 形式的接觸條（13)具有一種正方形-，長方形或圓形的形式 〇 20.如申請專利範圍第18或19項之薄膜發光二極體，其中該 框架形式的接觸條（13)之數目是1，2或3。 鲁2 1.如申請專利範圍第1至2 0項中任一項之薄膜發光二極體 ’其中在該活性層（7)之面對第一接觸層（U，12，13)之此 側上設有一種可使已發出之輻射被反射之第二接觸層（5) ，第一接觸層（11，12，13)具有一種接觸面（u)且第二接 觸層（5)在面對該接觸面（11)之區域中具有一種凹口（18)。 -24-