TW201737514A - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

發光裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201737514A
TW201737514A TW106120741A TW106120741A TW201737514A TW 201737514 A TW201737514 A TW 201737514A TW 106120741 A TW106120741 A TW 106120741A TW 106120741 A TW106120741 A TW 106120741A TW 201737514 A TW201737514 A TW 201737514A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
region
type
layer
gap
substrate
Prior art date
Application number
TW106120741A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI659548B (zh
Inventor
特寇迪史蒂芬妮
Original Assignee
皇家飛利浦有限公司
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 皇家飛利浦有限公司 filed Critical 皇家飛利浦有限公司
Publication of TW201737514A publication Critical patent/TW201737514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI659548B publication Critical patent/TWI659548B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本發明之實施例包括一n型區域、一p型區域及安置於該n型區域與該p型區域之間之一發光層。該發光層係包含氮及磷之一III-V材料。該裝置亦包括安置於該發光層與該p型區域及該n型區域中之一者之間之一漸變區域。該漸變區域中之材料之組成係漸變的。

Description

發光裝置及其製造方法
本發明係關於一種包括具有氮及磷的一III-V發光層之發光裝置。
發光二極體(LED)在需要低功率消耗、小的大小及高可靠性之諸多應用中被廣泛接受為光源。發射在可見光譜之黃綠色區域至紅色區域中之光的二極體含有通常生長於一GaAs基板上之由一AlGaInP合金形成之作用層。由於GaAs係吸收性的，因此其通常經移除且由一透明基板替代。 US 2009/0108276聲明「當前使用之黃紅色基於AlInGaP之發光裝置存在若干習知困難。舉例而言，其遭受通常歸因於不良電子限制之黃紅色範圍中之低內部量子效率及不良溫度穩定性。另外，用於移除光吸收GaAs基板及將一透明基板或反射層接合至經形成層之晶圓之習用程序具有一低產率且添加數個相對昂貴處理步驟，因此導致高成本。」 圖1圖解說明在US 2009/0108276之段落21中所闡述之一LED結構。在圖1中，「LED結構可包含一GaP基板[10]，一GaP緩衝層[12]形成於該GaP基板[10]上方，包含一GaP障壁層及一Inm Ga1-m Nc P1-c 層(其中0.001＜c＜0.05且0 ≤ m ≤ 0.4)之交錯層之一作用區域[14]形成於該GaP緩衝層[12]上方，一GaP覆蓋/接觸層[16]行成於該作用區域[14]上方。在本特定結構之某些實施例中，GaP基板[10]及GaP緩衝層[12]可係n型且覆蓋/接觸層[16]可係p型。」
本發明之一目的係提供發射具有在綠色與紅色之間的一峰值波長之光的一有效發光裝置。 本發明之實施例包括一n型區域、一p型區域及安置於該n型區域與該p型區域之間的一發光層。該發光層係包含氮及磷之一III-V材料。該裝置亦包括安置於該發光層與該p型區域及該n型區域中之一者之間的一漸變區域。該漸變區域中之組成係漸變的。 根據本發明之實施例之一種方法包括：生長安置於一n型區域與一p型區域之間的一發光層及生長安置於該發光層與該p型區域及該n型區域中之一者之間的一漸變區域。該發光層係包括氮及磷之一III-V材料。該漸變區域中之一組成係漸變的或變化的。如本文中所使用，組成指代一層之化學組成，例如，構成一半導體層之構成原子之相對量。
III-磷化物材料及III-氮化物材料通常係用以製造發射紅光或藍光之LED。此等材料由於(舉例而言)不良材料品質而不能有效地發射具有在500 nm與600 nm之間之範圍中之峰值波長的光。發射具有在500 nm與600 nm之間之一峰值波長之光的InGaN及AlInGaP發光層通常生長有相當高位準的應變，從而導致促成非輻射重組之缺陷，此可能減小LED之效率。 在本發明之實施例中，生長於GaP基板上方之稀釋氮化物InGaPN發光層可生長得幾乎晶格匹配(亦即，具有極少或沒有應變)且可發射在期望之波長的光。「稀釋氮化物」半導體指代具有氮及至少一種其他V族原子之III-V層。實例包括InGaAsN及InGaPN。相對於總V族含量之氮含量通常係至多幾%。在稀釋氮化物層中，能帶間隙可隨氮含量之一小改變而動態改變，此係可期望以調諧此等半導體之目標波長發射之一性質。在GaPN合金中，能帶結構中次能帶之形成將GaP (一間接材料)轉變成適合於發光裝置(諸如LED)之一直接材料。GaPN在生長於GaP上時受到張力，且InGaP在生長於GaP上時受到壓縮。因此，一InGaPN合金可生長得晶格匹配或幾乎晶格匹配至一GaP基板。 圖2圖解說明根據某些實施例之包括一稀釋氮化物發光層之一裝置。一發光區域或作用區域24(下文所闡述)安置於一p型區域200與一n型區域32之間。p型區域200通常係GaP且可摻雜有任何適合p型摻雜劑(諸如Zn)。n型區域32通常係GaP且可摻雜有任何適合n型摻雜劑(諸如Si)。n型區域32及p型區域200通常係GaP，此乃因GaP通常對由作用區域24發射之光(其可具有係紅色、橙紅色、琥珀色、黃色或綠色之一峰值波長)係透明的。n型區域32及p型區域200可係任何其他適合材料，諸如三元材料(包括但不限於InGaP及GaPN)及四元材料。n型區域32及p型區域200不需具有相同組成，儘管他們可以如此。在某些實施例中，基板20 (下文所闡述)係p型GaP且可省去p型GaP區域200。 基板20通常係GaP，其具有~2.26 eV或~549 nm之一能帶間隙且因此對由作用區域24發射之可能峰值波長之光(亦即，紅色光、橙紅色光、琥珀色光、黃色光或綠色光)係透明的。一GaP基板可藉助Zn或任何其他適合摻雜劑而摻雜成p型或藉助Si或任何其他適合摻雜劑摻雜成n型。可使用具有接近於GaP之a-晶格常數之一a-晶格常數或具有接近於InGaPN發光層或裝置中之其他層之a-晶格常數之一a-晶格常數的其他基板。適合基板之實例包括Si、AlInP、ZnS、Ge、GaAs及InP。可使用廉價的但吸收由作用區域24發射之可能峰值波長之光的矽，但通常將其移除。生長基板可在上文所闡述之半導體結構之生長之後被移除，可在上文所闡述之半導體結構之生長之後被薄化，或可仍為經完成裝置之部分。通常移除諸如Si之吸收基板。在某些實施例中，一半導體裝置結構21以任何適合磊晶技術(諸如金屬有機化學汽相沈積、汽相磊晶或分子束磊晶)生長於基板20上。如本文中所使用，「半導體裝置結構」可指代生長於基板上之半導體層，諸如n型層、p型層或作用區域中之層。 在圖2中所圖解說明之裝置中，基板20可係p型，因此任何p型層首先生長，後續接著作用區域24，後續接著任何n型層(諸如n型區域32)。在某些實施例中，基板係n型，諸如n型GaP。在一n型基板上，圖2中所圖解說明之半導體結構21可反向生長，以使得包括n型區域32之n型層首先生長，後續接著作用區域24，後續接著包括p型區域200之p型層。任一結構(亦即，其中p型層首先生長之一結構或其中n型層首先生長之一結構)可生長於一未經摻雜基板(諸如Si)上。 在某些實施例中，一漸變區域22生長於p型區域200與作用區域24之間，如圖2中所圖解說明。在某些實施例中，漸變區域22之組成係漸變的。在某些實施例中，漸變區域22中之摻雜劑濃度除組成外或代替組成係漸變的。漸變區域22可係p型或未經摻雜。一p型漸變區域22在某些實施例中可係至多500 nm厚。一未經摻雜漸變區域22在某些實施例中可係至多100 nm厚。 如本文中所使用，術語「漸變」在闡述一裝置中之一層或若干層中之組成時意欲囊括以除一單個組成步級之外的任何方式達成組成之一改變之任何結構。每一漸變層可係一子層堆疊，子層中之每一者與毗鄰其之任一子層具有一不同組成。若該等子層具有可分解厚度，則該漸變層係一步級漸變層。在某些實施例中，一步級漸變層中之子層可具有介於數十埃至數千埃間之間的一厚度。在其中個別子層之厚度接近零之極限中，該漸變層係一連續漸變區域。構成每一漸變層之子層可經配置以形成組成對厚度之各種量變曲線，包括但不限於線性漸變、拋物線漸變及冪次律漸變。此外，漸變層或漸變區域並不限於一單個漸變量變曲線，而是可包括具有不同漸變量變曲線之部分及具有實質上恆定組成之一或多個部分。 可藉由使生長溫度、在生長期間前體材料之流動速率及在生長期間不同前體材料之相對流動速率中之一或多者變化來漸變一半導體層中之組成。 漸變區域22之組成可自毗鄰p型區域200之區域22之一部分中之AlGaP或GaP漸變至毗鄰作用區域24之區域22之一部分中之AlGaP或AlP。舉例而言，在最接近於p型區域200的一部分中之一Alx Ga1-x P漸變區域22中之鋁之組成可係：在某些實施例中x = 0、在某些實施例中x ≤ 0.05及在某些實施例中x ≤ 0.1。該組成可漸變至在最接近於作用區域24的Alx Ga1-x P漸變區域22之一部分中之一鋁組成：在某些實施例中x = 1、在某些實施例中x ≥ 0.95及在某些實施例中x ≥ 0.9。 在某些實施例中，省去漸變區域22且作用區域24與p型區域200直接接觸地安置。 一發光區域或作用區域24生長於漸變區域22上或p型區域200上。在某些實施例中，作用區域24包括一單個厚或薄發光層。在某些實施例中，作用區域24包括由一或多個障壁層28分隔之多個發光層26，如圖2中所圖解說明。發光層26在某些實施例中可係量子井。儘管圖2中圖解說明三個發光層26及兩個障壁層28，但作用區域24可包括更多或更少發光層及障壁層。障壁層28分隔發光層26。障壁層28可係(舉例而言)GaP、AlGaP、AlInGaP、InGaPN或比發光層26具有一較大能帶間隙之任何其他適合材料。 發光層26之組成可經選擇，使得發光層發射具有在自綠色至黃色至紅色之一範圍中之一峰值波長之光。在某些實施例中，發光層26係Inx Ga1-x P1-y Ny 。下標x指代In含量，且下標y指代N含量。組成x在某些實施例中可係至少0.01且在某些實施例中至多0.07。組成y在某些實施例中可係至少0.005且在某些實施例中至多0.035。為使一InGaPN發光層在生長於GaP上時晶格匹配，x = (2至2.4)y。在某些實施例中，x至少係y的兩倍。在某些實施例中，x至多為y乘以2.5。在某些實施例中，x為y乘以2.4。在具有AlGaP障壁及厚於10 nm之發光層之一裝置中，發光層可在y = 0.005 (0.5%)且x = 0.01時發射具有一綠色峰值波長之光，在y = 0.015 (1.5%)且x = 0.03時發射具有一黃色峰值波長之光，及在y = 0.035 (3.5%)且x = 0.07時發射具有一紅色峰值波長之光。圖7圖解說明隨具有AlGaP障壁及厚於10 nm之Inx Ga1-x P1-y Ny 發光層之一裝置中之N之數個組成之N含量(y)而變化之經估計波長，其中x = 2y。若障壁係GaP，則圖7中所圖解說明之組成將導致與圖7中所圖解說明大約相同之峰值波長。若障壁係AlP，則圖7中所圖解說明之曲線可朝向藍色移位至多50 nm，意指可製作發射藍色之一峰值波長(亦即，在約510 nm下)之發光層。 在某些實施例中，InGaPN發光層26晶格匹配至一GaP基板20，使得發光層26無應變。在某些實施例中，InGaPN發光層26係當生長於基板20上時應變之一組成。發光層之組成可經選擇，使得與發光層相同組成之一理論鬆弛材料之晶格常數與基板之晶格常數之不同在某些實施例中小於1%且在某些實施例中小於0.5%。 發光層26在某些實施例中可係至少2 nm厚，在某些實施例中至多10 nm厚，在某些實施例中至少10 nm厚且在某些實施例中至多100 nm厚。障壁層28在某些實施例中可係至多200 nm厚，在某些實施例中至多100 nm厚且在某些實施例中至少20 nm厚。舉例而言，在具有厚發光層(亦即，厚度介於10 nm與100 nm之間)之一作用區域中，障壁層可係小於100 nm厚。在具有薄發光層(亦即，厚度介於3 nm與10 nm之間)之一作用區域中，障壁層之厚度可介於20 nm與100 nm之間。 在某些實施例中，一第二漸變區域30生長於作用區域24上方，與n型區域32直接接觸。漸變區域30之組成可自毗鄰作用區域24之區域30之一部分中之AlGaP漸變至毗鄰n型區域32之區域30之一部分中之GaP。舉例而言，在最接近於作用區域24之Alx Ga1-x P漸變區域30之部分中的組成可係：在某些實施例中x = 1、在某些實施例中x ≥ 0.8及在某些實施例中x ≥ 0.9。在最接近於n型區域32之一部分中之Alx Ga1-x P漸變區域30之部分中的組成可係：在某些實施例中x = 0、在某些實施例中x ≤ 0.05及在某些實施例中x ≤ 0.1。漸變區域30可係未經摻雜或摻雜有一n型摻雜劑(諸如Si)。一n型漸變區域30在某些實施例中可係至多500 nm厚。一未經摻雜漸變區域30在某些實施例中可係至多100 nm厚。 在某些實施例中，省去漸變區域30且n型區域32與作用區域24直接接觸地安置。 使用p型漸變區域22及n型漸變區域30中之一者或兩者可最小化裝置中之能帶不連續，此可減小裝置之串聯電阻及正向電壓。另外，漸變區域22及/或30可減小或消除在具有不同折射率之兩種材料之相交點處之波導，此可增加自裝置提取之光的量。 圖8圖解說明隨圖2中所圖解說明之一結構之一第一實例之位置而變化之能帶。p型區域200及n型區域32在結構中具有最大能帶間隙。發光層26在結構中具有最小能帶間隙。在作用區域24中，發光層26由障壁層28分隔，障壁層28比發光層26具有一較大能帶間隙。價能帶50及傳導能帶52在對應於p型區域200、發光層26、障壁層28及n型區域32之區中係平直的(亦即，水平的)，指示此等區具有由一恆定組成所致之一恆定能帶間隙。儘管圖8將n型區域32、障壁層28及p型區域200圖解說明為具有相同能帶間隙，但在某些實施例中其不需要具有相同能帶間隙。價能帶50及傳導能帶52之垂直部分指示組成之步級改變。漸變區域22包括一恆定組成區域104，其可係AlP。一漸變區域108在恆定組成區域104與p型區域200之間。漸變區域30包括一恆定組成區域102，其可係AlP。一漸變區域106在恆定組成區域102與n型區域32之間。在漸變區域106及108中，價能帶50係傾斜的，意指能帶間隙及因此組成係單調線性漸變的。傳導能帶52並非係傾斜的，此乃因在AlGaP層中僅價能帶可受Al含量影響。在圖8中所圖解說明之裝置中，p型區域200及n型區域32係GaP。漸變區域106及108係Alx Ga1-x P，其中x自最接近於GaP層32或200的漸變區域之一部分中之0漸變至最接近於恆定組成區域102及104的漸變區域之一部分中之1。恆定組成區域102及104可係(舉例而言)裝置中之障壁層中之一者之厚度之至少兩倍。發光層26係InGaPN，其具有如參考圖7在上文所闡述之一或多個組成，且障壁層係AlP。發光層之厚度在某些實施例中介於2 nm與10 nm之間。 圖9圖解說明隨圖2中所圖解說明之一結構之一第二實例之位置而變之能帶。p型區域200及n型區域32在結構中具有最大能帶間隙。發光層26在結構中具有最小能帶間隙。在作用區域24中，發光層26由障壁層28分隔，障壁層28比發光層26具有一較大能帶間隙。價能帶50及傳導能帶52在對應於p型區域200、發光層26、障壁層28及n型區域32之區中係平直的(亦即，水平的)，指示此等區具有由一恆定組成所致之一恆定能帶間隙。價能帶50及傳導能帶52之垂直部分指示組成之步級改變。省去漸變區域30。漸變區域22包括具有恆定組成(亦即，平直價能帶及傳導能帶)之一第一部分70及其中組成係漸變的(亦即，傾斜價能帶50)之一第二部分72，意指部分72中之能帶間隙及因此組成係單調線性漸變的。在漸變部分72中，材料可係Alx Ga1-x P，其中x自毗鄰GaP部分70之0.5與1之間漸變至最接近於p型區域200的漸變區域之一部分中之0.2與0之間。一步級改變74指示部分70中之GaP與漸變部分72之最左邊緣處之AlP之間的轉換。在圖9中所圖解說明之裝置中，p型區域200及n型區域32係GaP。恆定組成部分70可係(舉例而言)至少與裝置中之障壁層中之一者一樣厚。發光層26係InGaPN，其具有如參考圖7在上文所闡述之一或多個組成，且障壁層係GaP。發光層之厚度在某些實施例中介於10 nm與100 nm之間。 裝置中之任何漸變區域可包括多個恆定組成部分及/或漸變組成部分。具有多個漸變組成部分之一漸變區域可在漸變組成部分中具有相同或不同漸變量變曲線。舉例而言，一漸變區域可包括毗鄰發光區域之一GaP恆定組成部分，後續接著自0% Al漸變至100% Al之一AlGaP部分，後續接著具有小於110 nm之一厚度之一AlP恆定組成部分，後續接著取決於漸變區域在裝置中之位置而毗鄰n型GaP層32或p型GaP層200之自100% Al漸變至0% Al之一AlGaP部分。在另一實例中，一漸變區域包括毗鄰發光區域之一GaP恆定組成部分，後續接著自0% Al (GaP)漸變至50% Al與100% Al之間的一AlGaP漸變部分，後續接著50% Al與100% Al之間的一AlGaP恆定組成部分，後續接著取決於漸變區域在裝置中之位置而毗鄰n型GaP層32或p型GaP層200之自恆定組成部分中之Al組成漸變至0% (GaP)之AlGaP漸變部分。 圖3、圖4、圖5及圖6圖解說明經完成LED，其包括上文所闡述之半導體結構中之任一者及形成於n型區域32及p型基板20或p型區域200上之金屬觸點。金屬觸點用以正向偏壓裝置。在圖3及圖4中所圖解說明之裝置中，生長基板20仍為裝置之部分。在圖5及圖6中所圖解說明之裝置中，自半導體結構移除生長基板。 在圖3及圖4中所圖解說明之結構中，一n觸點34形成於n型區域32之一部分上。n觸點34可係(舉例而言)任何適合金屬，包括Ge、Au及Ni。在某些實施例中，n觸點34係一多層觸點。舉例而言，n觸點34可包括與n型區域32直接接觸之一Ge層，後續接著Au層、Ni層及Au層。 在圖3中所圖解說明之結構中，導電點36與p型GaP基板20進行電接觸。點36可係(舉例而言)AuZn。點36可嵌入於一鏡38中。鏡38可係任何適合反射材料，包括(舉例而言)與基板20直接接觸之一SiO2 層及形成於SiO2 上方之一Ag層。形成一第二鏡40以使得導電點36定位於鏡40與基板20之間。鏡40可係一導電材料(諸如一金屬Ag、Al)或任何其他適合材料。在圖3中所圖解說明之結構中，p型基板20足夠厚以在作用區域24之p型側上之一顯著距離內有效地橫向擴散電流。可用約200 µm至400 µm之厚度的p型摻雜GaP基板(摻雜有Zn)。電流可在300 µm厚之一p型GaP基板中擴散約0.2 mm。在某些實施例中，導電點36經放置而不遠於基板20之電流擴散距離。導電點36可係在某些實施例中至少10 µm寬且在某些實施例中至多100 µm寬。導電點36可在某些實施例中間隔開至少100 µm，在某些實施例中間隔開至少200 µm且在某些實施例中間隔開至少500 µm。 在圖4中所圖解說明之結構中，一整片觸點42 (其係反射性的)經形成與p型GaP基板20直接接觸。片觸點42可係(舉例而言)AuZn或與GaP形成一歐姆觸點之任何其他高度反射層。 圖5及圖6圖解說明其中移除生長基板20之裝置。 圖5係一覆晶裝置。一n觸點34形成於n型區域32上，然後將n觸點34、n型區域32、漸變區域30及作用區域24之一部分蝕刻掉以形成曝露漸變區域22(其可p型)或p型區域200之一部分之一台面，一p型觸點42形成於該台面上。可填充有諸如一電介質之一固體材料之一間隙43電隔離n觸點34及p觸點42。裝置可附接至一安裝件(未展示)以支撐半導體結構21，或可形成n觸點及p觸點以支撐半導體結構21。然後移除生長基板，從而顯露p型區域200之一表面。可藉由任何適合技術來移除生長基板，包括濕式或乾式蝕刻、機械技術(諸如研磨或雷射熔融)。n觸點34及p觸點42可係反射性的，且裝置經安裝以使得沿圖5中所圖解說明之定向穿過p型區域200之頂表面提取大部分光。 在圖6中，透過半導體結構21之n型區域32之頂表面將半導體結構接合至一寄主基板60。一或多個選用接合層(圖6中未展示)可安置於寄主基板60與半導體結構21之間。寄主基板60在生長基板20之移除期間機械地支撐半導體結構21，圖6中未展示。移除生長基板曝露一p觸點62形成於其上之p型區域200之一底表面。p觸點62可係任何適合觸點，包括參考圖3及圖4在上文所闡述之觸點。一n觸點34形成於寄主基板60上。在圖6中所圖解說明之裝置中，寄主基板60必須係導電的。適合寄主基板材料之實例包括n型GaP。寄主基板60可係透明的且n觸點34在範圍上受限制，因此穿過寄主基板60之頂表面提取大部分光。另一選擇係，寄主基板60可係反射性的且p觸點62可係透明的或在範圍上受限制，因此穿過p觸點62及/或p型區域200提取大部分光。 在某些實施例中，寄主基板60並非係導電的且n觸點及p觸點形成於一覆晶構造中，如圖5中所圖解說明。適合寄主基板材料之實例包括藍寶石及玻璃。 已詳細闡述本發明，熟悉該項技術者將瞭解，給出本揭示內容，可在不背離本文中所闡述之發明概念之精神之情況下對本發明做出修改。因此，不意欲將本發明之範疇限於所圖解說明及闡述之特定實施例。
10‧‧‧GaP基板
12‧‧‧GaP緩衝層
14‧‧‧作用區域
16‧‧‧覆蓋/接觸層
20‧‧‧基板/GaP基板/p型基板/p型GaP基板/生長基板
21‧‧‧半導體裝置結構/半導體結構
22‧‧‧漸變區域/p型漸變區域/未經摻雜漸變區域/區域/AlxGa1-xP漸變區域
24‧‧‧發光區域/作用區域
26‧‧‧發光層/InGaPN發光層
28‧‧‧障壁層
30‧‧‧第二漸變區域/漸變區域/區域/AlxGa1-xP漸變區域/n型漸變區域/未經摻雜漸變區域
32‧‧‧n型區域/GaP層/n型GaP層
34‧‧‧n觸點
36‧‧‧導電點/點
38‧‧‧鏡
40‧‧‧第二鏡/鏡
42‧‧‧整片觸點/片觸點/p型觸點/p觸點
43‧‧‧間隙
50‧‧‧價能帶/傾斜價能帶
52‧‧‧傳導能帶
60‧‧‧寄主基板
62‧‧‧p觸點
70‧‧‧第一部分/GaP部分/部分/恆定組成部分
72‧‧‧第二部分/部分/漸變部分
74‧‧‧步級改變
102‧‧‧恆定組成區域
104‧‧‧恆定組成區域
106‧‧‧漸變區域
108‧‧‧漸變區域
200‧‧‧p型區域/p型GaP區域/GaP層/p型GaP層
圖1圖解說明形成於一GaP基板上之一LED結構。 圖2圖解說明生長於包括至少一個稀釋氮化物發光層之一GaP基板上之一LED結構。 圖3及圖4圖解說明具有至少一個稀釋氮化物發光層之一LED結構上之金屬觸點之配置之兩個實例。 圖5圖解說明一覆晶LED結構。 圖6圖解說明已自其移除生長基板之一LED結構。 圖7係隨稀釋氮化物發光層之氮組成而變化之波長之一曲線圖。 圖8係隨具有薄發光層之一LED結構之位置而變化之一能帶圖。 圖9係隨具有厚發光層之一LED結構之位置而變化之一能帶圖。
20‧‧‧基板/GaP基板/p型基板/p型GaP基板/生長基板
21‧‧‧半導體裝置結構/半導體結構
22‧‧‧漸變區域/p型漸變區域/未經摻雜漸變區域/區域/AlxGa1-xP漸變區域
24‧‧‧發光區域/作用區域
26‧‧‧發光層/InGaPN發光層
28‧‧‧障壁層
30‧‧‧第二漸變區域/漸變區域/區域/AlxGa1-xP漸變區域/n型漸變區域/未經摻雜漸變區域
32‧‧‧n型區域/GaP層/n型GaP層
200‧‧‧p型區域/p型GaP區域/GaP層/p型GaP層

Claims (1)

  1. 一種發光裝置，其包含： 一n型區域； 一p型區域； 一發光層，其中該發光層安置於該n型區域與該p型區域之間，其中該發光層係包含氮及磷之一III-V材料； 一第一漸變區域(graded region)，其安置於該發光層與該p型區域之間，其中該第一漸變區域中之一組成(composition)係漸變的(graded)；及 一第二漸變區域，其安置於該發光層與該n型區域之間，其中該第二漸變區域中之一組成係漸變的。
TW106120741A 2012-07-05 2013-07-05 發光裝置及其製造方法 TWI659548B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261668053P 2012-07-05 2012-07-05
US61/668,053 2012-07-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201737514A true TW201737514A (zh) 2017-10-16
TWI659548B TWI659548B (zh) 2019-05-11

Family

ID=49117909

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102124289A TWI600181B (zh) 2012-07-05 2013-07-05 發光裝置及其製造方法
TW106120741A TWI659548B (zh) 2012-07-05 2013-07-05 發光裝置及其製造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102124289A TWI600181B (zh) 2012-07-05 2013-07-05 發光裝置及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9406835B2 (zh)
EP (1) EP2870640B1 (zh)
JP (2) JP2015525965A (zh)
KR (1) KR102068379B1 (zh)
CN (1) CN104412396B (zh)
TW (2) TWI600181B (zh)
WO (1) WO2014006531A1 (zh)

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075743A (en) * 1989-06-06 1991-12-24 Cornell Research Foundation, Inc. Quantum well optical device on silicon
US4916708A (en) * 1989-06-26 1990-04-10 Eastman Kodak Company Semiconductor light-emitting devices
JPH0760903B2 (ja) * 1989-11-22 1995-06-28 三菱化学株式会社 エピタキシャルウェハ及びその製造方法
US5445897A (en) 1989-11-22 1995-08-29 Mitsubishi Kasei Polytec Company Epitaxial wafer and process for producing the same
JPH0661525A (ja) * 1992-08-07 1994-03-04 Hitachi Ltd 発光ダイオード
JP2773597B2 (ja) 1993-03-25 1998-07-09 信越半導体株式会社 半導体発光装置及びその製造方法
US6784463B2 (en) * 1997-06-03 2004-08-31 Lumileds Lighting U.S., Llc III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices
JP3938976B2 (ja) * 1997-06-26 2007-06-27 シャープ株式会社 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP3420028B2 (ja) 1997-07-29 2003-06-23 株式会社東芝 ＧａＮ系化合物半導体素子の製造方法
US7384479B2 (en) * 1998-04-13 2008-06-10 Ricoh Company, Ltd. Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength
JPH11307880A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Ricoh Co Ltd 半導体発光装置
JP2000049114A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Sony Corp 電極およびその形成方法ならびに半導体装置およびその製造方法
JP3156778B2 (ja) * 1998-11-16 2001-04-16 日本電気株式会社 半導体素子の不純物濃度の測定方法
JP2000183397A (ja) * 1998-12-16 2000-06-30 Shiro Sakai 半導体発光素子材料および構造
JP2001144378A (ja) * 1999-08-31 2001-05-25 Sharp Corp 化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP4346218B2 (ja) * 2000-07-05 2009-10-21 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子とそれを含む光学装置
AU2001279163A1 (en) * 2000-08-04 2002-02-18 The Regents Of The University Of California Method of controlling stress in gallium nitride films deposited on substrates
JP4416297B2 (ja) * 2000-09-08 2010-02-17 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子、ならびにそれを使用した発光装置および光ピックアップ装置
JP4161603B2 (ja) * 2001-03-28 2008-10-08 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
CN1254869C (zh) * 2001-03-28 2006-05-03 日亚化学工业株式会社 氮化物半导体元件
JP3645233B2 (ja) * 2001-06-07 2005-05-11 日本電信電話株式会社 半導体素子
US6987286B2 (en) * 2002-08-02 2006-01-17 Massachusetts Institute Of Technology Yellow-green epitaxial transparent substrate-LEDs and lasers based on a strained-InGaP quantum well grown on an indirect bandgap substrate
WO2006071328A2 (en) * 2004-10-08 2006-07-06 The Regents Of The University Of California High efficiency light-emitting diodes
JP2009016467A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Sony Corp 窒化ガリウム系半導体素子及びこれを用いた光学装置並びにこれを用いた画像表示装置
JP2009177008A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 Toshiba Discrete Technology Kk 発光素子及びその製造方法、発光装置
JP5315070B2 (ja) 2008-02-07 2013-10-16 昭和電工株式会社 化合物半導体発光ダイオード
JP2009200254A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Toshiba Discrete Technology Kk 半導体発光素子
US8507929B2 (en) * 2008-06-16 2013-08-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor light emitting device including graded region
CA2639902A1 (en) 2008-09-29 2010-03-29 Quanlight, Inc. Improved dilute nitride devices
EP2392034B1 (en) * 2009-01-30 2019-03-20 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Plasmonic light emitting diode
US8106403B2 (en) * 2009-03-04 2012-01-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. III-nitride light emitting device incorporation boron

Also Published As

Publication number Publication date
US20160308088A1 (en) 2016-10-20
EP2870640B1 (en) 2020-08-05
CN104412396B (zh) 2021-11-09
US20150214421A1 (en) 2015-07-30
EP2870640A1 (en) 2015-05-13
KR102068379B1 (ko) 2020-01-20
JP2015525965A (ja) 2015-09-07
WO2014006531A1 (en) 2014-01-09
US9406835B2 (en) 2016-08-02
TWI659548B (zh) 2019-05-11
US10147840B2 (en) 2018-12-04
JP6697020B2 (ja) 2020-05-20
TWI600181B (zh) 2017-09-21
JP2018093241A (ja) 2018-06-14
KR20150036386A (ko) 2015-04-07
CN104412396A (zh) 2015-03-11
TW201407822A (zh) 2014-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108140695B (zh) 包含二维空穴气体的紫外发光器件
US8674375B2 (en) Roughened high refractive index layer/LED for high light extraction
US7244630B2 (en) A1InGaP LED having reduced temperature dependence
KR101034053B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
JP6275817B2 (ja) 仮像電子及び光学電子装置に対する平面コンタクト
US20080224158A1 (en) Light Emitting Device With Undoped Substrate And Doped Bonding Layer
KR101469979B1 (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
KR20110128545A (ko) 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지
US20130015465A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
KR20080003901A (ko) 질화물 반도체 발광 소자
US20130234178A1 (en) Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
KR20110126793A (ko) 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지
US20180090645A1 (en) Reflective structure for light emitting devices
US20150311400A1 (en) Light-emitting device
TWI538184B (zh) 發光二極體陣列
CN110246941A (zh) 在硅衬底上生长的发光器件
JP5196111B2 (ja) 半導体発光素子
TWI600181B (zh) 發光裝置及其製造方法
KR20090112854A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
CN108630720B (zh) 发光二极管阵列
KR20120047714A (ko) 발광 다이오드 소자 및 이의 제조방법