TW201539785A - Ｌｅｄ半導體組件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種LED半導體組件，其具有以下各者：一n型摻雜基板層；及一第一n型摻雜包覆層，其中該包覆層係位於該基板層上；及一作用層，其中該作用層包含一發光層且係位於該第一包覆層上；及一第二p型摻雜包覆層，其中該第二包覆層係位於該作用層上；及一p型摻雜電流擴散層，其中該電流擴散層係位於該第二包覆層上；及一p型摻雜接觸層，其中該p型摻雜接觸層係位於該電流擴散層上，其中該p型摻雜接觸層係由一含鋁層製成且具有碳作為摻雜劑。

Description

LED半導體組件

本發明係關於一種如技術方案1之前序的LED半導體組件。

LED半導體組件自DE 10 2007 057 674 A1、DE 102 11 531 B4、US 8 330 174 B2及US 7 151 307知曉。另外，其他LED結構自Y.Yu等人之Vacuum 69(2003)第489至493頁、自M.D'Hondt等人之Journal of Crystal Growth 195(1998)第655至639頁且自H.Jifang等人之Journal of Semiconductors 2011,32(4)知曉。

針對此先前技術，本發明之目標為指定一種促進目前先進技術發展之器件。

該目標藉由具有技術方案1之特徵的LED半導體組件實現。本發明之有利實施例為附屬技術方案之標的物。

根據本發明之標的物，提供一種LED半導體組件，其具有以下各者：n型摻雜基板層；及第一n型摻雜包覆層，其中該包覆層位於基板層上；及作用層，其中該作用層包含發光層且位於第一包覆層上；及第二p型摻雜包覆層，其中該第二包覆層位於作用層上；及p型摻雜電流擴散層，其中該電流擴散層位於第二包覆層上；及p型摻雜接觸層，其中該p型摻雜接觸層位於電流擴散層上，其中該p型摻雜接觸層由含鋁層製成且具有碳作為摻雜劑。當然，對於商用LED，上述層結構大體為密封的且具備電氣端子。應進一步注意，出人意料的是，增加最上層之鋁含量亦使得有可能增加碳摻雜且由此改良組件性質。

根據本發明之器件的優點為，由於根據本發明之設計，LED之發光效率增加且順向電壓下降。此情形增加效率且簡化製造。此外，減小了生產成本。

在改進中，鋁濃度在接觸層中比在電流擴散層中高。較佳地，接觸層由Al_xGa_1-xAs製成且此處具有x>0.1之鋁含量。

在一個實施例中，接觸層之碳濃度大於2.5×10¹⁹。研究已展示，接觸層之小於100nm的厚度足夠。在位於基板層上之包覆層及電流擴散層各自包括AlGaAs化合物時，根據本發明之設計可具有特定優點。在基板層包括鍺或GaAs或由GaAs或鍺製成時尤其有利。當然，基板層在每一情況下經摻雜。較佳地，基板層經n型摻雜。

在改進中，發光層經設計，使得紅外光譜區中之光由該層發射。較佳地，該層發射在介於750nm與1000nm之間的光譜區中之光。研究已展示，在發光層包括多量子井結構時尤其有利。詳言之，多量子井結構包括GaAs及/或AlGaAs及/或InGaAs及/或GaAsP及/或InGaAsP及/或InAlGaAs之組合。此外，應注意，電流擴散層具有與第二包覆層不同之化學組成物。無論如何，兩個層不可形成為單一均質層。較佳地，電流擴散層亦具有與第二包覆層不同之層厚度。

圖1中之說明展示具有n型摻雜基板層N-SUB之LED半導體組件LEDA之層結構的橫截面，其中基板層N-SUB包括鍺或GaAs化合物。n型摻雜包覆層N-MAN形成於n型摻雜基板層N-SUB上，其中詳言之，包覆層N-MAN整體配置於基板層N-SUB上。作用層AKT形成於包覆層N-MAN上，其中該作用層包含發光層且較佳地整體配置於第一包覆層N-MAN上。發光層包含多量子井結構，該多量子井結構未予展示。第二p型摻雜包覆層P-MAN形成於作用層AKT上，其中該第二p型摻雜包覆層P-MAN經整體接合至作用層AKT。p型摻雜電流擴散層P-VERT位於第二包覆層P-MAN上，其中該電流擴散層P-VERT整體接合至第二包覆層P-MAN。p型摻雜接觸層P-KON配置於電流擴散層P-VERT上，其中該p型摻雜接觸層P-KON整體接合至該電流擴散層P-VERT。在此設計中，p型摻雜接觸層P-KON係由含鋁層組成，且具有碳作為摻雜劑。

圖2中之說明展示圖1中所展示之層結構的兩個最上層(亦即，接觸層P-KON及電流擴散層P-VERT)中之鋁濃度AN之實例曲線。下文僅解釋與圖1中之說明的差異。根據先前技術的鋁濃度AN之曲線以實例藉由虛曲線AL0表示。顯而易見的是，在電流擴散層P-VERT中自15%的濃度開始，鋁濃度AN快速降低至偵測限值以下。為清楚起見，將偵測限值表示為0%。比較而言，根據短劃曲線AL1，鋁濃度AN在根據本發明之接觸層P-KON中上升至高於15%之值。在所展示之另一實施例中，根據實線曲線AL2，接觸層P-KON中之鋁濃度AN比在曲線AL1中甚至更急劇地上升。

圖3中之說明展示圖1中所展示之層結構的兩個最上層(亦即，接觸層P-KON及電流擴散層P-VERT)中之摻雜劑濃度CN的實例曲線。下文僅解釋與圖1及圖2中之說明的差異。根據先前技術之摻雜劑濃度CN(例如，針對曲線AL0)以虛曲線展示。顯而易見的是，電流擴散層 P-VERT中自大約10¹⁸N/cm³的濃度開始，摻雜劑濃度CN快速上升至正好高於10¹⁹N/cm³之值。比較而言，根據短劃曲線AL1，在根據本發明之接觸層P-KON中，摻雜劑濃度CN上升至高於先前技術之值的值，其中較佳地達到大約5×10¹⁹N/cm³之值。在所展示之另一實施例中，根據實線曲線AL2，接觸層P-KON中之摻雜劑濃度CN比在曲線AL1中甚至更急劇地上升，其中較佳地達到高達大約2×10²⁰N/cm³之值。應注意，相比先前技術，在當前狀況下使用C(亦即，碳)而非Zn作為摻雜劑。

AKT‧‧‧作用層

AL0‧‧‧曲線

AL1‧‧‧曲線

AL2‧‧‧曲線

AN‧‧‧鋁濃度

CN‧‧‧摻雜劑濃度

LEDA‧‧‧LED半導體組件

N-MAN‧‧‧n型摻雜包覆層

N-SUB‧‧‧n型摻雜基板層

P-KON‧‧‧p型摻雜接觸層

P-VERT‧‧‧p型摻雜電流擴散層

P-MAN‧‧‧p型摻雜包覆層

下文參考圖式來詳細地解釋本發明。本文中類似部分藉由相同名稱來標示。所展示實施例為高度示意性的，亦即，距離以及橫向及垂直範圍並非按比例繪製，且除非以其他方式另外指定，否則所展示實施例亦不具有與彼此之任何可導出的幾何關係。在圖式中，圖1展示層結構之橫截面，圖2展示圖1中所示之層結構之兩個最上層中之鋁濃度的曲線，圖3展示圖1中所示之層結構之兩個最上層中之摻雜劑濃度的曲線。

AKT‧‧‧作用層

LEDA‧‧‧LED半導體組件

N-MAN‧‧‧n型摻雜包覆層

N-SUB‧‧‧n型摻雜基板層

P-KON‧‧‧p型摻雜接觸層

P-VERT‧‧‧p型摻雜電流擴散層

P-MAN‧‧‧p型摻雜包覆層

Claims (10)

1. 一種LED半導體組件(LEDA)，其具有：一n型摻雜基板層(N-SUB)，及一第一n型摻雜包覆層(N-MAN)，其中該包覆層(N-MAN)係位於該基板層(SUB)上，及一作用層(AKT)，其中該作用層(AKT)包含一發光層(AKT)且係位於該第一包覆層(N-MAN)上，及一第二p型摻雜包覆層(P-MAN)，其中該第二包覆層(P-MAN)係位於該作用層上，及一p型摻雜電流擴散層，其中該電流擴散層(P-VERT)係位於該第二包覆層(P-MAN)上，及一p型摻雜接觸層(P-KON)，其中該p型摻雜接觸層(P-KON)係位於該電流擴散層(P-VERT)上，其特徵在於該p型摻雜接觸層(P-KON)係由一含鋁層製成且具有碳作為摻雜劑，其特徵在於鋁濃度在該接觸層(P-KON)中比在該電流擴散層(P-VERT)中高，且位於該基板層(SUB)上之該等包覆層(N-MAN、P-MAN)及電流擴散層(P-VERT)各自包括一AlGaAs化合物。
2. 如請求項1之LED半導體組件(LEDA)，其中該接觸層(P-KON)係由Al_xGa_1-xAs製成且具有x>0.1之鋁含量。
3. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該接觸層(P-KON)之碳濃度係大於2.5×10¹⁹。
4. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該接觸層(P-KON)之厚度係小於100nm。
5. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該基板層(SUB)包括鍺或砷化鎵。
6. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該發光層發射在紅外光譜區中之光。
7. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該發光層發射在介於750nm與1000nm之間的光譜區中之光。
8. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該發光層包括一多量子井結構。
9. 如請求項8之LED半導體組件(LEDA)，其中該多量子井結構包括一GaAs及/或AlGaAs及/或InGaAs及/或GaAsP及/或InGaAsP及/或InAlGaAs化合物。
10. 如前述請求項中任一項之LED半導體組件(LEDA)，其中該電流擴散層(P-VERT)具有與該第二包覆層(N-MAN)不同之一化學組成物。