TW432728B - A method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage - Google Patents

A method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage Download PDF

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TW432728B
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semiconductor light
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TW089101086A
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Junichi Nakamura
Hiroshi Nakatsu
Kazuaki Sasaki
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Sharp Kk
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明(1 ) 發明背景 本發明係關於用以製造半導體發光裝置之方法。 爲形成高亮度半導體發光裝置,增加發光效率以及達成 電流注入至發光區段之改良以及光有效發出至裝置外部是 重要的。爲改良電流注入至發光區段’電流擴散層、可増 加操作電譽之中間層等等是有效率的,以及電流擴散層對 於達成光有效發出至裝置外部之目的亦是有效率的。 圖2 8顯示具有電流擴散層和中間層(日本專利公開公報 案號HEI 9~260724號之先前技藝參考)之半導體發光裝置的 區段視野。參考圖28,η -類型AlGalnP下包覆層212、 AlGalnP倖和層213和p -類型AlGalnP上包覆層爲分層層 壓在η -類型GaAs基板211上,以及p_類型A1GaInp中間層 21 5和p -類型GaP電流擴散層216爲分層層壓在上述處理之 基體上。另外,P -類型電極217、n -類型電極218藉由汽相 沈積而形成’冗成半導體發光裝置。p_類型Ai〇_aInp中間 層215之组合被選擇以滿足其晶格匹配因素爲介於類型 AlGaluP上包覆層214和p -類型GaP電流擴散層216之晶格匹 配因素中間的條件、其傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶 低端與電泥擴散層傳導帶中間的條件以及/或是在能量帶 外形異質障蔽降低接合形成之前的能量位置中其價帶高端 因此介於上包覆層價帶高端與電流擴散層價帶高端中間的 條件。
V 在此半導體發光裝置中’由於P-類型電流擴散層216之 規疋’电流可以不只)主入至電極以下的部分亦且可以注入 本纸張尺度適用中國0家標準(CNS)A4規格(210 X 297公坌) -- - - - ------—I 放.--------丨 — I! — — — · , f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i ^ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(2 ) 至整體作用層。圖29A和圖29B顯示由上包覆層延伸至電 流擴散層之部分的能帶外形。如圖29B所示,p -類型 AlGalnP中間層215之規定,和圖29 A所顯示之沒有中間層 比較,能量不連續性可以劃分以及降低。所以,在介於p _ 類型八10&111?上包覆層214和?-類型〇3?電流擴散層216之間 介面上產生之異質障蔽可以被減低。甚至於,和圖3 0A所 示之沒有利用中間層比較,如顯示於圖3 0B之此半導體發 光裝置,晶格不匹配爲藉由選擇晶格常數爲5.55人的組合 而加以減輕,該常數爲介於p -類型AlGalnP上包覆層214晶 格常數爲5.65人與p -類型GaP電流擴散層216晶格常數爲 5.45人中間。以此配置’在介於上包覆層214和電流擴教層 216之間介面上產生之介面狀態密度可以被減低,允許降 低由介面狀態密度造成之能帶外形歪曲β所以,如圖30B 所示’在介面上之能量障蔽可以被降低。藉由降低這些能 量障蔽之效應’因此操作電壓可以被急遽地降低。 在先前提到之半導體發光裝置中,晶格不匹配爲藉由利 用具有上包覆層214晶格常數爲5.65人之八10&1|11*、利用具 有中間層215晶格常數爲5·55人之AlGalnP以及利用具有雷 流擴散層216 ag格常數爲5 _ 4 5 A之GaP而加以減輕a與此相 反的是’仍然存在晶格匹配因素△ a/a大約爲18%介於p_ 類型AlGalnP上包覆層214與p-類型AlGalnP中間層215之間 以及介於&-類型AlGalnP中間層215與p -類型GaP電流擴散 層216之間大的晶格不匹配。假使此種大的晶格不匹配存 在時’則在晶格不匹配發生的介面上成長具有良好結晶性 *5- — — — — — —----- ------——訂-- - ------· < (請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A-l規格(210 x 297公釐) ο :3 Λ7 Β7 五、發明說明(3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之層是困難的,以及具有許多晶體缺陷如交又陰影和突丘 發生°在上述半導體發光裝置中,許多晶體缺陷發生在?_ 類型AlGalnP中間層215和p -類型GaP電流擴散層216中,且 電流擴教和光發射度在電流擴散層中衰減。此情形結果造 成光發出效率之衰減以及電流注入效率之衰減。甚至於, 假使晶格不匹配存在時,則許多介面狀態密度發生在介面 上。在此半導體發光裝置中,許多介面狀態密度發生在中 間層上下的介面上。如圖30B所示,由上包覆層至電流擴 散廣之能帶外形由中間層減輕’然而在異質介面上的能帶 外形由介面狀態密度急遽地歪曲’結果該操作電壓仍然不 足以降低。 先前提到之能帶影響結果造成光發出效率之降低、注入 效率之降低以及操作電壓_之增加,且此情形將引導半導體 發光裝置發光性之降低、操作電壓之增加等等。甚至於, 由B0格不匹配造成之晶體缺陷將施加許多不良影響在半導 體發光裝置表面之形態上以及施加不良影響在電流擴散層 上形成之電極的衰減附著以及電極之分開,且此情形將引 導降低之生產率,結果降低生產良率。 發明總結 因此,本發明目的爲提供一種用以製造可於低電壓下作 動之高生產率高亮度半導體發光裝置之方法。 爲達成先前提到之目的,本發明提供—種製造半導體發 光裝置之方法’該半導體發光裝置具有包括至少—下包覆 層、-作用層和—上包覆層形成在複合半導體基板上之發 •6- 木纸張尺度適用中國國家標準(CNS)Al規格(21〇χ 297公复 --------訂-------- '5^ - ' (請先閱讀背&之注意事項再填寫未頁) _ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(4 ) 光區段以及具有一層成長在發光區段上包覆層上,其中: 當由晶體介面增長上包覆層上的層時,發光區段之上包 覆層之晶禮合成在晶格不匹配狀態改變,其中介於晶體介 面之前後晶體之間的晶格匹配因素△ a/a之絕對値等於或是 高於0.25%時’成長率至少在成長開始成長時間形成爲小 於或是等於1.0# m/h。 如本發明之上述方法,當由晶體合成改變以及具有介於 B0體介面之前後晶體之間的晶格匹配因素A a/a之絕對値多 於或是高於0.25%之晶格不匹配的晶體介面增長該層時, 在晶格不匹配存在之介面上成長的層結晶性可以至少在成 長啓始階段藉由設定成長率,〗、於或是等於L0 # m/h而加以 改良°結果’由發光區段發射之光透射比增加、由電極注 入之電流擴散和注入效率增加。在由晶體介面成長之層上 形成之電極至該層之附著增加,且此情形將引導增加之良 率。所以,可以獲得高亮度高生產率之半導體發光裝置。 在本發明具體實施例中,在發光區段上包覆層上成長之 層包含至少一電流擴散層和電流停止層。 如上述具體實施例,當具有介於電流擴散層或是電流停 止層及在上述層下成長之層之間的晶格匹配因素△ a/a之絕 對値等於或是高於0.25%之晶格不匹配時,電流擴散層或 是電流停止層之結晶性可以藉由至少在電流·擴散層或是電 流停土層成長開始階段設定成長率小於或是等於丨〇 " m/h 而加以改良。此方式能夠改良電流擴散或是電流停止之效 率°所以,由上電極注入之電流擴散以及注入效率增加, ί H ί ^ n 1 - -i-r-L · I— -1 n I - I —I I t 4 π請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21CM 297公釐)
五、發明說明(5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 且由發光區段發射之光透射比在電流擴散層或是電流停止 層增加。甚至於’在電流擴散層或是電流停止層上形成之 上電極附著增加’而改良生產良率。所以,可以獲得高齐 度高生產率之半導體發光裝置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該半導 體發光裝置具有包括至少一下包覆層、一作用層和一上包 覆層形成在複合半導禮基板上之發光區段以及具有一中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在中間層上, 該中間層由選擇之材料製成以滿足能量位置在接合形成之 前t間層傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶低端與成長在 中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是中間層價帶高端 爲介於上包覆層價帶高端與成長在中間層上之層價帶高端 中間的條件,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上增長該中間層時,與 上包覆層有關的晶格匹配因素Aa/a之絕對値等於或是高於 0.25%,成長率至少在成長開始時間形成爲小於或是等於 1 0 μ m/h。 如本發明上述方法,具有在上包覆層上形成之中間層, 以在能量位置在接合形成之前滿足該層傳導帶低端爲介於 上包覆層傳導帶低端與成長在中間層上之層傳導帶低端中 間的條件及/或該層價帶高端介於上包覆層價帶高端與成 長在中間層上之層層價帶高端中間的條件。晶格匹配因素 △ a/a之絕對値等於或是高於〇.25%之晶格不匹配存在於上 包覆層與中間層之情形增長中間層時,藉由設定成長率至 -8- 表紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(2〗0 X 297公t ) -------------裝--------訂---------線 f請先閱讀背面t/注*事項再填寫本頁> r Γ; 9 ': 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(6 ) 少在成長.開始時間小於或是等於.1 _ 〇 " m/h,由介於上包覆 層與中間層之間的介面上之晶格不匹配造成之介面缺態密 度可以被降低,藉由此情形介於上包覆層與中間層之間的 介面上之能帶外形歪曲可以被抑制,允許半導體發光裝置 之操作電壓將被降低。甚至於,在中間層上成長之層的結 晶性被改良,且此情形因此改良由發光區段發射光之透射 比以及由上電極注入之電流擴散和注入效率。在中間層上 成長之層提供至該層之電極附著被増加,而改良生產良 率。所以可以獲得能夠在低電壓操作之高亮度高生產率發 光裝置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該丰導 體發光裝置具有包括至少一下包覆層、一作用層和一上包 覆層形成在複合半導體基板上之發光區段以及具有—中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在中間層上, 該中間層由選擇之材料製成以在能量位置在接合形成之前 滿足中間層傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶低端與成長 在中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是中間層價帶高 端介於上包覆層償帶高端與成長在中間層上之層價帶高端 中間的條件,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上增長該中間層時,與 中間層有關的晶格匹配因素△ a/a<絕對儘等於或是高於 0.25%,成、長率至少在成長開始時間形成爲小於或是等於 1.0/i m/h。 如本發明上述方法,具有在上包復層上形成之中間層, *9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)/U規格(210^ 297公釐) -------------裝--------訂---------線 '丨 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 --------B7___ 五、發明說明(7 ) 以在能量位置在接合形成之前滿足該層傳導帶低端爲介於 上包覆層傳導帶低端與成長在中間層上之層傳導帶低瑞中 間的條件及/或該層價帶高端介於上包覆層價帶高端:成 長在中間層上之層價帶高端中間的條件。當在晶格匹配因 素Aa/a:絕對値等於或是高於〇 25%之晶格不匹配存在於 上包覆層與中間層之間之情形而在中間層上增長該層時, 藉由設定成長率至少在成長開始時間小於或是等於1〇只 m/h ,由介於中間層與成長在中間層上之該層之間的介面 上之晶格不匹配造成的介面狀態密度可以被降低。所以, 介於中間層與成長在中間層上之該層之間的介面上之能帶 外形歪曲可以被抑制’允許半導體發光裝置之操作電壓將 被降低。甚至於,在中間層上成長之層的結晶性被改良, 且此情形因此改良由發光區段發射光之透射比以及由上電 極注入之電流擴散和注入效率。在中間層上成長之層提供 至該層之電極附著被增加,而改良生產良率。所以可以獲 得能夠在低電壓操作之高亮度高生產率發光裝置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該半導 體發光裝置具有包括至少一下包覆層'一作用層和一上包 覆層形成在複合半導體基板上之發光區段以及具有一中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在中間層上, 該中間層由選擇之材料製成以在能量位置在接合形成之前 滿足中間層傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶低端與成長 在中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是中間層價帶高 端介於上包覆層價帶高端與成長在中間層上之層價帶高端 -10- 本紙張尺度適用尹囤囷家標準(CNS)A1規格<210 X 297公f ) 1111!1111[1^· I ---ί — 訂----[I — I - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο 3 經濟部智慧財產居員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(8 ) 中間的條件,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上増長該中間層時,與 上包覆層有關的晶格匹配因素△ a/a之絕對値等於或是高於 0.25%,以及當在晶格不匹配狀態之上包覆層上増長該中 間層時’與中間層有關的晶格匹配因素之絕對値等於 或是高於0,25%,成長率至少在成長開始時間形成爲小於 或是等於1.0 # m/h。 如本發明上述方法’具有在上包覆層上形成之中間層, 以在能量位置在接合形成之前滿足該層傳導帶低端爲介於 上包覆層傳導帶低端與成長在中間層上之層傳導帶低端中 間的條件及/或該層價帶高端介於上包覆層價帶高端與成 長在中間層上之層價帶高端中間的條件。當晶格匹配因素 △ a/a之絕對値等於或是高於〇 25%之晶格不匹配存在於中 間層與成長在中間層上之層之間以及晶格匹配因素Aa/ai 絕對値等於或疋向於0.25%之晶格不匹配存在於上包覆層 與中間層之間之情形增長該中間層以及在中間層上之該層 時,藉由設定成長率至少在成長開始時間小於或是等於 1.0" m/h,由介於中間層與成長在中間層上之層之間的介 面上t晶格不匹配以及介於上包覆層與中間層之間的介面 上1晶格不匹配造成之介面狀態密度可以被降低Λ所以, 介於中間層與成長在中間層上之層之間的介面上之能帶外 形歪曲以孓介於上包覆層與中間層之間的介面上之能帶外 形歪曲可以被抑制’允許半導體發光裝置之操作電壓將被 降低。甚至於’成長在中間層上之層的結晶性被改良,且 11 -------------裝--------訂---------線* I (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格 ('210 297 公坌) A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 ___________五、發明說明(9 ) 此情形因此改良由發光區段發射.出光之透射比以及由上電 極注入之電流擴散和注入效率。在中間層上成長之層提供 至該層之電極附著被增加,而改良生產良率^所以,可以 獲得能夠在低電壓操作之高亮度高生產率發光裝置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該半導 體發光裝置具有包括至少一下包覆層、一作用層和一上包 覆層形成在複合半導體基板上之發光區段以及具有—中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在中間層上, 該中間層具有晶格常數介於上包覆層晶格常數與成長在中 間層上之該層晶格常數中間,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上增長該中間層時,與 上包覆層有關的晶格匹配因素Aa/at絕對値等於或是高於 0.25¾ ’成長率至少在成長開始時間形成爲小於或是等於 1 0只 m/h 〇 如本發明上述方法,具有在上包覆層上形成之中間層, 該中間層具有晶格常數介於上包覆層晶格常數與成長在中 間層上之該層晶格常數中間。當晶格匹配因素A a/a之絕對 値等於或是高於0.25%之晶格不匹配存在於上包覆層與中 間層足間之情形時,增長該中間層在上包覆層上時,藉由 設定成長率至少在成長開始時間小於或是等於1〇jU m/h, 由介於上包覆層與中間層之間介面上的晶格不匹配所造成 的介面狀態密度可以被降低,由此介於上包覆層與中間層 之間介面上的能帶外形歪曲可以被抑制,允許半導體發光 裝置之操作電壓將被降低。甚至於,成長在中間層上之該 ------------^--------訂---------線 _ 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j -12- 本紙張尺度適用中1囤家標準(CNS>A4規格(21〇 297 公 f ) 32 i “1 32 i “1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 Β7 五、發明說明(1〇 ) 層的結晶性被改良,且此情形因此改良由發光區段發射出 光&透射比以及由上電極注入之電流擴散和注入效率。在 中間層上成長〈層上提供至該層之電極附著被増加,而改 良生產良率。所以,彳以獲得能夠在低電壓操作之高亮度 高生產率發光装置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該半導 體發光裝置具有包括至少—下包覆層、一作用層和一上包 覆層形成在;F复合半導趙|板上之發光區段以及具有一中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在中間層上, 讓中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與成長在 中間層上之層晶格常數中間,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上增長中間層時,與上 包覆層有關的晶格匹配因素△ 3/&之絕對値等於或是高於 0.25%,成長率至少在成長開始時間形成爲小於或是等於 1 · 0 M m/h 〇 如本發明上述方法’具有在上包覆層上形成之中間屬, 該中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與成長在 中間層上之該層晶格常數中間。晶格匹配因素Aa/a之絕對 値寺於或是高於0.25%之晶格不匹配存在於中間層與成長 在中間層之該層之間之情形在該中間層增長該層時,藉兩 設定成長率至少在成長開始時間小於或是等於丨〇 # m/h, 由介於中网層與成長在中間層之該層之間的介面上之晶格 不匹配造成之介面狀態密度可以被降低,由此情形介於中 間層與成長在中間層上之該層之間的能帶外形歪曲可以被 *13- ------------裝--------訂---------線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -
卞 Ί I
I Α7 ______Β7_______ 五、發明說明(11 ) 抑制,允許半導體發光裝置之操作電壓將被降低。甚至 於,成長在中間層上之該層的結晶性被改良,且此情形因 此改良由發光區段發射出光之透射比以及由上電極注入之 電流擴散和注入效率°在中間層上成長之該層提供至該層 之電極附著被增加’而改良生產良率。所以,可以獲得能 夠在低電壓操作之高亮度高生產率發光裝置。 本發明亦提供一種製造半導體發光裝置之方法,該半導 體發光裝置具有包括至少一下包覆層、一作用層和一上包 覆層形成在複合半導體基板上之發光區段以及具有一中間 層形成在發光區段上包覆層上以及一層成長在+間廣上, 該中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與成長在 中間層上之該層晶格常數中間,其中: 當在晶格不匹配狀態之上包覆層上增長中間層時,與上 包覆層有關的晶格匹配因素△ &/3之絕對値等於或是高於 0.25%,成長率至少在成長開始時間形成爲小於或是等於 1,0 # m/h 〇 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 如本發明上述方法,具有在上包覆層上形成之中間層, 該中間層具有晶格常數介於上包覆層晶格常數與成長在中 間層上足孩層晶格常數中間。當晶格匹配因素之絕對 値等於或是高於0.25%之晶格不匹配存在於上包覆層與中 間層之間而在中間層上増長該層以及晶格匹配因素△獻 絕對値等於或疋高於0.25%之晶格不匹配存在於中問層與 成長在中間層上之層之間+ ^ 一 嘈之间(滑形而在中間層上增長該層 時,藉由設定成長率至少在忐^ , 干王成長開始時間小於或是等於 ___-14- 本紙張&度適用中關家標準(CNS)M規格⑵Q χ 297_:疋· B7 五、發明說明(12 ) 1.0 V m/h ’由介於上包覆層與中間層之間的介面上> σ 不匹配以及介於中間層與成長在中間層上之層之間的介面 上之晶格不匹配造成之介面狀態密度可以被降低,由此介 於中間層與成長在中間層上之層之間的能帶外形歪曲以及 介於中間層與上包覆層之間介面上的能帶外形歪曲可以被 抑制’允許半導體發光裝置之操作電壓將被降低。.甚至 於’成長在中間層上之層的結晶性被改良,且此情形因此 改良由發光區段發射出光之透射比以及由上電極注入之電 流擴散和注入效率。在中間層上成長之層上提供至該層之 電極附著被增加’而改良生產良率。所以,可以獲得能夠 在低電壓操作之高亮度高生產率發光裝置。 在本發明之一具禮實施例中,在中間層上之層包含至少 一電流擴散層以及一電流停止層。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上述具體實施例’當形成電流擴散層或是電流停止層 在中間層上時,電流擴散層或是電流停止層之結晶性可以 被改良。此情形改良電流擴散以及電流停止效率、改良在 電流擴散層或是電流停止層中光發射區段發射光之透射比 以及改良由上電極注入電流之注入效率。由電流擴散層或 是電流停止層形成之上電極至該層之附著被增加,而改良 生產率。所以,可以獲得能夠在低電壓操作之高亮度高生 產率發光裝置。 在本發零之一具體實施例中,該中間層包括至少二層。 如上述具體實施例,縱使在半導體發光裝置中該中間層 包括至少二層,由介於中間層與上包覆層之間的介面以及 -15- 本紙張尺度刺中賴家標準(CNSM4規格⑵〇κ297公笔)
經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 ^、發明說明(13 ) 介於中間層與形成在中間層上之層之間的介面所造成之介 面狀態密度產生以及結晶性之衰減可以被抑制α所以,可 以獲得能夠在低電壓操作之高亮度高生產率發光裝置。 在本發明之一具體實施例中,當在晶格不匹配狀態增長 第(n+1) t間層時,與中間層第η成長中間層有關的晶格匹 配因素△ a/a之絕對値等於或是高於0.25%,成長率至少在 成長開始時間形成爲小於或是等於1.0# ni/h。 如上述具體實施例’當在晶格匹配因素Aa/a之絕對値等 於或是高於0.25%之晶格不匹配存在於第η成長中間看與第 (n+1)中間層之間而増長第(η+1)中間層時,藉由設定成長 率至少在成長開始階段小於或是等於^" m/h,由於在介 於中間層之間介面的晶格不匹配,介面狀態密度之產生以 及結晶性之衰減可以被抑制。所以,可以獲得能夠在低電 壓操作之高亮度高生產率發光裝置^ 在本發明之一具體實施例中,成長率在開始成長時間小 於或是等於1.0# m/h之層的其中至少一層之成長率被形成 爲除了當開始成長時之外具有大於1.0# m/h之成長率。 如上述具體實施例,除了當開始成長該成長率在成長開 始階段設定爲小於或是等於1.〇μ m/h之層的其中至少一層 之外,藉由設定成長率大於1·〇Α m/h,成長所需之時間可 以被降低,允許製造半導體發光裝置所需之時間被降低。 所以,可必獲得較便宜之半導體發光裝置。 在本發明之一具體實施例中,下包覆層、作用層、上包 覆層、中間層、電流擴散層和電流停止層由(AlxGal K)yInl1 r 1 6- 本紙張尺度適用中囤國家標準(CNS)A-l規格(2〗0 χ 297公笼) -11 - ---------· I ~ 11111 訂--------- ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(14 ) P(OSxS 1,〇Sy S 〇製成。 如上述具體實施例’藉由使用(AlxGai.x)ylni-yP(0 έ X蕊1, 0 S y S 1)於下包覆層、作用層、上包覆層、中間層、電流 擴散層和電流停止層,可以獲得能夠在低電麼操作之高亮 度高生產率發光裝置。 在本發明之一具體實施例中,下包覆層、作用層和上包 覆層由(AlxGatJyluryPfO sx s 1,0 Sy g 1)製成以及電流擴 散層和電流停止層由GaP製成。 如上述具體實施例,藉由利用(AUGat.dylni.yl^O舍X s 1, 0 s y S 1)於下包覆層' 作用層和上包覆層以及利用Gap於 電流擴散層和電流停止層,所以可以獲得能夠在低電壓操 作之高亮度高生產率發光裝置。 在本發明之一具體實施例中,在上包覆層成長結束時間 的成長溫度和中間層以及電流擴散層的成長溫度形成爲高 於發光區段之成長溫度,除了在上包覆層結束成長時間的 成長溫度之外。 如上述具體實施例,藉由使上包覆層成長結束時間的成 長溫度和中間層以及電流擴散層的成長溫度高於發光區段 之成長溫度’除了在上包覆層成長結束時間之外,所以由 晶格不匹配發生之介面成長之層的結晶性可以被改良。結 果’由發光區段發出光之透射比被改良,以及由上電極注 入電流之达入效率被改良。由晶格不匹配發生之介面成長 之層所提供至該層之電極附著被増加,而改良生產率。所 以’可以獲得能夠在低電歷操作之高亮度高生產率發光裝 17- 私紙張足度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --Ill — I — II I - I I I---- I ί I--— II ^ ( (請先閲讀背面之;i意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(15 ) 置。 在本發明之一具體實施例中,下包覆層、作用層、上包 覆層、中間層、電流擴散層和電流停止層爲藉由金屬有機 化學汽相沈積方法成長。 如上述具體實施例,藉由利用金屬有機化學汽相沈積方 法於下包覆層、作用層、上包覆層、中間層、電流擴散層 和電流停止層之成長,可以容易地製造在低電壓操作之高 亮度高生產率發光裝置。 圖式之簡單説明 本發明將由下文所示之只爲解釋方式的詳細説明和附圖 而變得更加完全瞭解,因此不是本發明之限制,其中: 圖1爲如本發明第1具體實施例之半導體發光裝置的區段 視野; 圖2爲顯示供產生本發明第2具體實施例之半導體發光裝 置方法的區段視野; 圖3爲顯示由圖2繼績供產生上述半導體發光裝置方法的 區段視野; 圖4爲顯示由圖3繼續供產生上述半導體發光裝置方法的 區段視野; 圖5爲如本發明第3具體實施例之半導體發光裝置的區段 視野: 圖6爲如,本發明第4具體實施例之半導體發光裝置的區段 視野; 圖7爲如本發明第5具體實施例之半導體發光裝置的區段 -18- --------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - -
五、發明說明(16 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制私 視野; 圖8爲如本發明第6具體實施例之半導體發光装置的區段 視野; 圖9爲如本發明第7具體實施例之半導體發光裝置的區段 視野; 圖10爲如本發明第8具體實施例之半導體發光裝置的區 段視野; 圖11爲如本發明第9具體實施例之半導體發光裝置的區 段視野; 圖12爲由圖^繼續之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖13爲由囷12繼續之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖14爲如本發明第具體實施例之半導雜發光裝置的 區段視野; 圖15爲由圖14繼績之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖爲由圖15繼續之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖17爲如本發明第11具體實施例之半導體發光裝置的 區段視野; 圖1 8爲卞圖17繼續之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖19爲由圖is繼續之上述半導體發光裝置的區段視 -19- 本紙張尺度適用争國國家標準(CNSM4規格(210 X 297公爱) ------------裝--------訂--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 327£3 五、發明說明(17 A7 B7 野; 圖2〇 區段视:如本發明第12具體實施例之半導體發光裝置 =21為-顯示上述半導體發光裝置層成長率⑽ 野;爲由圖2〇繼續之上述丰導體發光裝置 爲由囷22繼續之上述半導體發光裝置的區 的 的圖形; 的區段視 段視 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖24爲如本發明第13具體實施例之半導體發光裝置的 區段視野; 圖25爲顯示上述半導體發光装置層成長溫度的圖形; 圖26爲由圖24繼續之上述半導體發光裝置的區段視 野; 圖27爲由圖24繼續之上述丰導體發光装置的區段視 野; 圖28爲顯示先前技藝半導體發光裝置的區段視野; 圖29A和29B爲上述半導體發光裝置能量設定檔的區段視 野; 圖30A和30B爲上述半導體發光裝置能量設定檔的區段視 野; 圖31爲顯示與晶格匹配因素有關之晶體缺陷數的圖形; 以及 圖32爲顯示與成長率有關之晶體缺陷數的圖形。 圖式之詳細説明 -20- 本紙張尺度適用中國國家楳準(CN'S)A4規格^0x297公釐> I------ - - - - ----- · I-------» I I I I---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*f农 Λ7 B7 五、發明說明(18 ) 本發明申請人已經經由實驗檢撓介於晶格匹配因素與晶 體缺陷之間的關係以及已經發現當晶格匹配因素Aa/a絕對 値大於或是等於0,25%時將產生晶趙缺陷(影線),如圖3 ι 所示。檢視介於成長率與晶體缺陷之間關係的結果,已經 發現藉由使在具有由許多晶體缺陷造成的晶格不匹配之晶 體介面上的成長率小於或是等於m/h而使晶體缺陷之 產生被降低’如圖32所示。圖32之實驗以晶格匹配因素 △ a/a絕對値爲1.8%之晶體分層薄片加以執行。 以上述配置,當由具有晶格匹配因素Aa/a絕對値大於或 是希於0.25%之晶格不匹配的晶體成長期間存在晶格不匹 配之一介面增長一層時(晶體缺陷發生之情況),晶體缺陷 可以藉由設定成長率至少在成長啓始階段爲小於或是等於 1.0 A m/h而降低。 用於製造本發明半導體發光裝置之方法將在下文依據以 附圖顯示之具體實施例加以更詳細解釋。 <第1具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如如本發明第1 具體實施例之發光二極體的方法’將參考圖1加以説明。 如圖1所示,η -類型(AUGauVnlno 49p(0 3 x S 1)下包覆 層1 2 (具有规範爲例如χ=ι.〇,Si載體密度爲5X 1017cm'3以 及厚度爲 1.0 M m)、(AlxGai-x)〇.5iIn〇.49P(〇 s X S 1)作用層 1 3 (具有规範爲例如x=〇. 3,以及厚度爲〇.5 # m)以及p -類 型(AlxGahX)051In0 49P(〇 S X g 1)上包覆層i4(具有規範爲例 如χ=1‘0、Zn載體密度爲5X 10f7cm·3以及厚度爲l.Oy m)爲 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)zy規格(210 κ 297公釐) ------ - ----- --------訂.-------- f靖先閱磧背面之注意事項再填寫本頁) 0 Λ7 B7 五、發明說明(19 ) 藉由金屬-有機化學汽相沉積方法(MOCVD)依序成長在n-類型GaAs基板1 1上。 p -類型(AUGauhlm-yPCO容X舍1,0 S y含1)電流擴散層 1 5 (具有規範爲例如x=〇.〇 ’ y=l.〇,Zn載體密度爲5X 1017cm-3以及厚度爲7.0" m)爲成長在上述處理之基體上。 在此階段中,電流擴散層15成長率設定爲0.8jum/h。 接著,p ·類型電極1 6 (由例如Au-Zn製成)以及η -類型電 極1 7 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ 類型電極16爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第1具體實施例,大約-3.5%之晶格不匹配存在於上 包覆層14與電流擴散層15之間。如傳統發光二極體,電 流擴散層成長率已經不被設定爲小於或是等於1 # m/h。所 以,電流擴散層已經具有衰減之結晶性以及衰減之表面形 狀。與此情形相反的是,如此第1具體實施例,電流擴散 層成長率設定爲0.8/·ί m/h,爲小於或是等於ly m/h ^所 以,電流擴散層1 5之結晶性較傳統發光二極體爲佳,以 及形狀幾乎爲平坦狀。所以,由p -類型電極16注入之電 流擴散較電流擴散層1 5爲佳,以及電流擴散層1 5具有良 好之光透射比。因爲將形成在電流擴散層15之p -類型電 極16附著爲良好,所以可以獲得和傳統發光二極體比較 能夠在低電壓操作之高亮度高生產率半導體發光二極體。 <第2具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如本發明第 2具體實施例之發光二極體的方法,將參考圖2至圖4加以 -22- 本纸張尺度適用中國國家捽準(CNS)A-l規格(210 X 297公釐) --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇
J A? B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(2〇 ) 説明。 如圖 2所示,n-類型(AixGai x)〇5iIn〇49p((^xSi)下包覆 層22(具有規範爲例如X=1 〇,Si載體密度爲5xl〇17cn^以 及厚度爲 1.0 " m)、(AlxGai.x)〇 Mln〇 49p(〇 £ χ g【)作用層 23(具有規範爲例如χ=0·3以及厚度爲〇」〆m) ' p_類型 (AUGaJmlno^PO Sx s丨)上包覆層24(具有規範爲例如 χ=1_0,Zn載體密度爲5xl0Pcm-3以及厚度爲i 〇請)、卜 類型(AlxGai—JylnryPO sxsi,〇Sy^i)第—電流擴散層 25(具有規範爲例如x=0 0 ’ y=1 〇 ’ Zll載體密度爲3 χ 1018cm-3以及厚度爲ΐ·5 Mm)以及電流停止層26(具有規範 爲例如x=0.0,y=1.0,Si載體密度爲1 X 10i8cm-3以及厚度 爲0.3"m)爲依序成長在n_類型GaAs基板21上。在此階段 中’第一電流擴散層25成長率設定爲〇.8;uin/h。 接者,如圖3所示’電流停止層2 6藉由正常照相平版印 刷技術蚀刻爲例如圓形。 接著’如圖4所示 ’ p -類型S X S 1,〇 g y运1)第二電流擴散層27(具有規範爲例如χ=〇. 〇,y = 1,0, Ζη載體密度爲3x 1018cnT3以及厚度爲7.0pm)爲成長在上述 處理之基體上。 接著,p -類型電極2 8 (由例如Au-Zn製成)以及η·類型電 極2 9 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ -類型電極28爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第2具體實施例,大約-3.5%之晶格不匹配存在於上 包覆層2 4與第一電流擴散層2 5之間。如傳統發光二極 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A·!規格(2.10 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί =° 丁 Λ7 _B7___ 五、發明說明(21 ) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體,電流擴散層成長率已經不被設定爲小於或是等於i ^ m/h。所以,電流擴散層之結晶性已經被衰減以及表面形 狀亦被衰減。與此情形相反的是,如第二具體實施例,第 一電流擴散層25成長率設定爲〇.8v m/h,爲小於或是等於 1 " m/h。所以,第一電流擴散層2 5、電流停止層2 6以及 第二電流擴散層2 7之結晶性較傳統發光二極體爲佳,以 及第二電流擴散層27表面形狀幾乎爲平坦狀a所以,由 p -類型電極注入之電流擴散較電流擴散層2 5和2 7爲佳, 以及電處停止層2 6具有停止電流之良好效應。電流擴散 層25和27具有良好之光透射比。因爲形成在電流擴散層 27之p -類型電極28附著爲良好,所以可以獲得和傳統發 光二極體比較能夠在低電壓操作之高亮度高生產率半導禮 發光二極體。 <第3具體實施例> 一種用於製造半導禮發光裝置,或是例如,如本發明第 3具體實施例之發光二極體的方法,將參考圖5加以説 明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖 5 所示,n-類型(AlxGai x)〇5iIn〇 49P(〇Sxgl)下包覆 層3 2(具有規範爲例如X=1 0,Si載體密度爲$ X i〇i7cm.3以 及厚度爲 1.0 # m) ' (AlxGai.x)〇'51in〇.49P(〇 S x s ”作用層 33(具有规範爲例如x=03以及厚度爲以及類型 (AlxGadmlno.ePCO sxsi)上包覆層34(具有規範爲例如 Χ=1.0 ’ Ζϋ載體密度爲5x 10ncm〇以及厚度爲j 〇請)爲依 序成長在η -類型GaAs基板3 1上。 _______ -24- 本紙依义度適用中關家標準(CNS)A4^ (2i〇x 297公笼) η Λ7 Β7 炷濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(22 ) 在上述處理之基體上’ P-類型(AlxGai-x)yIni_yP(〇SxSl, 0Sygl)中間層35(具有規範爲例如x=〇 2,y=i 〇, zn载體 密度爲3X1〇18cm·3以及厚度爲O.hm)以及P_類型 (AUGaQylnuI^O sxSi,〇SyS1)電流擴散層 36(具有規 範爲例如x=o.o,y=1.0, Zn載體密度爲3x 1〇18cm_3以及厚 度爲7.Opm)爲加以成長β在此階段中,中間層35成長率 設定爲0.5 # m/h。 接者’ p -類型電極37(由例如Au_zn製成)以及n -類型電 極38(由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後p_ 類型電極37爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第3具體實施例’中間層35之材料被選擇以滿足中 間層3 5傳導帶低端爲介於上包覆層3 4傳導帶低端與電流 擴散層3 6傳導帶低端中間的條件以及中間層3 5價帶高端 爲介於上包覆層34價帶高端與電流擴散層36價帶高端中 間的條件。具有在介於上包覆層3 4與電流擴散層3 6之間 介面上產生降低異質障蔽之效應。然而,大約_3 4%之大 晶格不匹配存在於上包覆層3 4與中間層3 5之間。 如傳統發光二極體,中間層成長率已經不被設定爲小於 或是等於1 μ m/h。所以,中間層和形成在中間層上之電流 擴散層結晶性已經被衰減,以及表面形狀亦已經被衰減。 甚至於’晶格不匹配在介於中間層與上包覆層之間的介面 上造成許多介面狀態密度,結果能帶外形被歪曲。 然而,如此第3具體實施例,中間層3 5成長率設定爲0.8 # m/h,爲小於或是等於i μ m/h。所以,中間層3 5和電流 -25- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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T ί 本紙張K度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公釐) Ί ( Ί ( 嫫濟部暫慧財裘扇員工消費合作社印製 A7 B7 >、發明說明(23 ) 擴散層3 6结晶性較傳統發光二極體結晶性爲佳,以及表 面形狀幾乎爲平坦狀。亦且,在介於中間層35與上包覆 層3 4之間介面上的介面狀態密度亦被急遽地降低。所 以’由p -類型電極3 7注入之電流擴散較電流擴散層3 6爲 往’以及電流擴散層3 6之光透射比被改良。形成在電流 擴散層36上之p -類型電極37附著亦被改良。因介於中間 層3 5與上包覆層3 4之間介面上的介面狀態密度急遽降 低’能帶外形之歪曲可以被抑制。藉由先前提到之效應, 牙以獲得如第3具體實施例和傳統發光二極體比較能夠在 低電壓操作之高亮度高生產率之半導體發光二極體β <第4具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如,本發明第4 異體實施例之發光二極體的方法,將參考圖6加以說明。 如圖 6 所示 ’ η-類型(AlxGai-x)〇 51in〇 49p(0gxS1)下包覆 層42(具有規範爲例如X=1 〇,Si載體密度爲5xl〇i7cm-3以 及厚度爲 1‘0 " m)、(AlxGauxWno.oPO s X s 1)作用層 43(具有規範爲例如χ=〇·3以及厚度爲〇.5jum)以及p_類型 (AlxGakWnojgl^O s x s 1)上包覆層4 4 (具有規範爲例如 χ=1·〇, Ζιι載體密度爲5X 10I7Cm_3以及厚度爲Loym)爲依 序成長在η -類型GaAs基板4 1上。 在上述處理之基體上’ ρ·類型(AlxGa卜, 〇gygl)中.間層45(具有規範爲例如χ=0.5,y=i_〇,Ζιι載趙 密度爲3 x 1018cm·3以及厚度爲0.5jum)以及p -類型 S X S 1,OSySl)電流擴散層 46(具有規 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2】0 « 297公釐) --------------------訂--------1 (請先閱讀背面之汰意事項再填寫本I) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7_ 五 '發明說明(24 ) 範爲例如x=0.0,y=l.〇 ’ Zn載體密度爲3 X 1018cm—3以及厚 度爲7.0 μ m)爲加以成長。在此階段中,電流擴散層46成 長率設定爲0.8^ m/h β 接著,ρ -類型電極4 7 (由例如Au-Zn製成)以及η -類型電 極4 8 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ _ 類型電極47爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第4具體實施例,中間層45之材料被選擇以滿足中 間層45價帶高端爲介於上包覆層44價帶高端與電流擴散 層46價帶高端中間的條件。具有在介於上包覆層與電流 擴散層之間介面上產生降低異質障蔽之效應。然而,大約 -3 . 5 %之大晶格不匹配存在於中間層3 5與電流擴散層4 6 之間。 如傳統發光—極體’電流擴散層成長率已經不被設定爲 小於或是等於1 " m/h。所以,電流擴散層結晶性已經被衰 減’以及表面形狀亦已經被被衰減β甚至於,晶格不匹配 在介於令間層與電流擴散層之間的介面上造成許多介面狀 態法' 度’結果能帶外形被歪曲。 然而,如此第4具體實施例’電流擴散層46之成長率設 疋爲0·8 " m/h,爲小於或是等於1 a m/h。所以,電流擴散 層4 6結晶性較傳統發光二極體結晶性爲佳,以及表面形 狀幾乎爲平坦狀。亦且,在介於中間層45與電流擴散層 4 6之間介面上的介面狀態密度亦被急遽地降低。以此配 置’由ρ -類型電極47注入之電流擴散較電流擴散層46爲 佳’以及電流擴散層4 6之光透射比被改良。形成在電流 _ -27-. 本紙張及度適用中關家鮮(CNSM4規格⑵0x297公t) ------------裝--------訂---------線 <請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(25 ) 擴散層46上之p_類型電極, 屯低*/附著亦被改艮。因 層4 5與電流擴散層4 6之 ' 間 根4斑从少, 面上的介面狀態密度急遽降 低,能帶外形 < 歪曲可以祜 ^ ? ^ 抑制。藉由先前提到之效應, 可以獲得如第4具體實施例和傳統發光二極體夠 低電壓操作之高亮度高生產率之半導體發光二極體 <第5具體實施例> —種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如本發明第 5具體實施例之發光-板姊士 , 赏尤一極體(万法,將參考圖7加以 明。 < 如圖 7 所示,n_ 類型(AlxGai.xk5lIn〇49P(OSxS1)下包覆 層52(具有規範爲例如χ=1 〇,Si載體密度爲5><i〇w 厚度爲 1.0 从 m)、(Alx〇_ai.山.5iIn〇,49p(〇 s X $ 1)作用層 5 3 (具有規範爲例如χ=〇 3以及厚度爲〇 $ "…以及p ·類型 (Α1χΟ&1_χ)0 51Ιη〇 49Ρ(0 s χ s υ上包覆層5 4 (具有規範爲例如 β.Ο, Ζη載體密度爲5xl〇ucm-3以及厚度爲1〇續)爲依 序成長在η -類型GaAs基板5 1上。 在上述處理之基體上,p_類型A1Jni xAs(〇gxS1)中間層 5 5 (具有规範爲例如x = 0 8 ’ Zll載體密度爲3 X 1〇ucm-3以 及厚度爲 0.1 Mm)以及 p_ 類型(AlxGaix)yIni yP(〇 g χ g 工,〇 g y S 1)電泥擴散層5 6 (具有規範爲例如x=〇 〇,y=1 〇,/η載 體密度爲3xi018cm·3以及厚度爲7〇//m)爲加以成長。在此 階段中’ t間層5 5成長率設定爲〇.5 # m/h以及電流擴散層 5 6成長率設定爲〇.8ju m/h » 接著’ p -類型電極5 7 (由例如Au-Zn製成)以及η -類型電 -28- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格(‘2〗0 X 297公釐) t — ------訂.-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁/ . A7 432728 B7______ 五、發明說明(26 ) 極5 8 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後p -類型電極57爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第5具體實施例,中間層5 5之材料被選擇以滿足中 間層5 5傳導帶低端爲介於上包覆層5 4傳導帶低端與電流 擴散層5 6傳導帶低端中間的條件以及中間層5 5價帶高端 爲介於上包覆層54價帶高端與電流擴散層56價帶高端中 間的條件。具有在介於上包覆層與電流擴散層之間介面上 產生降低異質障蔽之效應。然而,大約2 . 3 %之大晶格不 匹配存在於上包覆層5 4與中間層5 5之間以及大約-5.7 % 之大晶格不匹配存在於中間層55與電流擴散層56之間。 如傳統發光二極體,中間層和電流擴散層成長率已經不 被設定爲小於或是等於1 y m/h。所以,中間層和電流擴散 層結晶性已經被衰減,以及表面形狀被衰減。甚至於,晶 格不匹配在介於中間層與上包覆層之間的介面以及在介於 中間層與電流擴散屠之間的介面上造成許多介面狀態密 度’結果能帶外形被歪曲。 然而’如此第5具體實施例,中間層55成長率設定爲〇5 # m/h以及電流擴散層56成長率設定爲0.8# m/h,該値各爲 小於或是等於1 # m/h。所以,中間層5 5和電流擴散層$ 6 結晶性較傳統發光二極體結晶性爲佳,以及表面形狀幾乎 爲平坦狀。亦且,在介於中間層55與上包覆層54之間介 面上以及介於中間層5 5與電流擴散層5 6之間介面上的介 面狀態密度亦被急遽地降低。以此配置,由p _類型電極 5 7注入之電流擴散較電流擴散層5 6爲佳,以及電流擴散 -29- 本紙張尺度適用中园國家標準(CNS)/y規格(210 X 297公釐) r----I--» I ----装·!---.--訂 --------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁/‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1^ A7 B7 五、發明說明(27 ) 層56之光透射比被改I。形成在電流擴散層56上之類 型電極57附著亦被改良。因介於中間層55與上包覆層54 之間介面上以及介於中間層55與電流擴散層“之間介面 上的介面狀態密度之急遽降低,能帶外形之歪曲可以被抑 制。藉.由先前提到之效應,可以獲得如第5具體實施例和 傳統發光二極體比較能夠在低電壓操作之高亮度高生產率 之半導禮發光二極體。 <第6具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如本發明第 ό具體實施例之發光二極體的方法,將參考囱8加以說 明。 如圖 8所示,η-類型(AlxGai_x)oslin〇49P(OSxS1)下包覆 層6 2(具有規範爲例如x=i.〇,Si載體密度爲$ X 1〇ncm-3以 及厚度爲 1.0 y m)、(AlxGai-xV5!ln〇 49p(〇 忘 X $ u 作用層 6 3 (具有規範爲例如x=〇.3以及厚度爲〇 5 " m)以及p _類型 (AlxGai-x)〇 5iIno.49P(0 SxS 1)上包覆層64(具有規範爲例如 x=l.〇’ Zn載體密度爲5x 1017cnT3以及厚度爲i.Ojum)爲依 序成長在η -類型GaAs基板6 1上。 在上述處理之基體上,15-類型(六1){(}3卜)^1111^〇运?^1, 0 Sy S 1)中間層6 5 (具有規範爲例如x=i.〇,y=〇.75,Zn載 體密度爲3 x 1018cm·3以及厚度爲〇·5 μ m)以及p-類型 (AlxGa 卜 dJm-yPCO SxSl ’ OSySl)電流擴散層 66(具有規 範爲例如χ=0·0,y=l_0,Zn載體密度爲3X 10lscm-3以及厚 度爲7.0jum)爲加以成長。在此階段中,中間層65成長率 -30- 1 I--- I--- I I t 1^. I — I I ! —tT--------- (請先閱讀背面之沒急事項再填寫本頁^' t紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A:1規格(210 X 297公釐) O' O' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明(28 ) 設定爲0.5 # m/h。 接著’ p -類型電極67(由例如Au-Zn製成)以及η -類型電 極6 8 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ -類型電極67爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第6具體實施例,中間層6 5之材料被選擇以滿足中 間層6 5晶格常數爲介於上包覆層6 4晶格常數與電流擴散 層66晶格常數中間的條件。具有在介於上包覆層與電流 擴散層之間介面上產生減輕晶格不匹配之效應以及因介面 狀態密度降低而降低異質障蔽之效應。然而,大约—1.8% 之大晶格不匹配存在於上包覆層64與中間層65之間。 如傳統發光二極體,中間層成長率已經不被設定爲小於 或是等於1 # m/h。所以,中間層和成長在中間層上之電流 擴散層結晶性已經被衰減,以及表面形狀亦被衰減。甚至 於’晶格不匹配在介於中間層與上包覆層之間的介面上造 成許多介面狀態密度,結果能帶外形被歪曲。 然而,如此第6具體實施例,中間層6 5成長率設定爲〇 5 只m/h ’爲小於或是等於ΐμ m/h。所以,中間層6 5和電流 擴散層6 6結晶性較傳統發光二極體結晶性爲佳,以及表 面形狀幾乎爲平坦狀。在介於中間層65與上包覆層64之 間介面上的介面狀態密度亦被急遽地降低。以此配置,由 P-類型電極67注入之電流擴散較電流擴散層66爲佳,以 及電流擴散層6 6之光透射比被改良。形成在電流擴散層 66上之ρ -類型電極67附著亦被改良。因介於中間層65與 上包覆層6 4之間介面的介面狀態密度之急遽降低,能梦 -31- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----------丨—裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 A7 _____B7_________ 五、發明說明(29 ) (請先閱讀背面之沈意事項再填寫本F- 外形之歪曲可以被抑制。藉由先前提到之效應,可以獲得 如第6具體實施例和傳統發光二極體比較能夠在低電壓操 作之高亮度高生產率之半導體發光二極體。 <第7具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如本發明第 7具體實施例之發光二極體的方法,將參考圖9加以説 明。 如圖 9 所示 ’ n_ 類型(AlxGai x)〇 5|In〇 49p(〇gxS1)下包覆 層72(具有規範爲例如χ=1〇,si載體密度爲5>< 1〇i7Cm_3以 及厚度爲 1.0 " m)、(ALGauWno oWO g X s 1)作用層 7 3 (具有規範爲例如χ=〇 3以及厚度爲〇 5 ^ m)以及p —類型 (AlxGai-x)〇.5iIn0.4gP(〇 sx S 1)上包覆層74 (具有規範爲例如 x=l.〇’ Zn載體密度爲3>< 10i7cm_3以及厚度爲1〇Jum)爲依 序成長在η -類型GaAs基板7 1上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上迷處理之基體上’ p_類型(AlxGa[ x)yIni yP(〇含χ s 1, OSyS 1)中間層75(具有規範爲例如χ=1 〇,y=〇 75,Zll載 體密度爲3 x l〇lscnr3以及厚度爲〇 5 " m)以及p -類型 (AUGahdylm.yPCO sxsi,OSySl)電流擴散層 76(具有規 範爲例如x=〇.〇,y=1,0,Zn載體密度爲3 χ i〇i8cm-3以及厚 度爲7.0" m)爲加以成長。在此階段中,電流擴散層76成 長率設定爲〇.8;uin/h。 接著’兒-類型電極7 7 (由例如Au-Zn製成)以及η -類型電 極7S(由例如Au_Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ_ 類型電極77爲處理成例如圓形,而完成發光二極想。 -32- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A‘l規格UIO X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作.钍印製 Λ7 B7 —— ------ -- - 五、發明說明(30 ) 如此第7具體實施例’中間層7 5之材料被選擇以滿足中 間層75晶格常數爲介於上包覆層74晶格常數與電流擴散 層76晶格常數中間的條件。具有在介於上包覆層與電流 擴散層之間介面上產生減輕晶格不匹配之效應以及因介面 狀態达、度降低而降低異貧障ik之效應。然而,大約_ 1.8 % 之大晶格不匹配存在於中間層7 5與電流擴散層7 6之間。 如傳統發光二極體,中間層成長率已經不被設定爲小於 或是等於1 "m/h。所以,中間層和成長在中間層上之電流 擴散層結晶性已經被衰減’以及表面形狀亦被衰減。甚至 於,晶格不匹配在介於中間層與電流擴散層之間的介面上 造成許多介面狀態密度’結果能帶外形被歪曲。
然而,如此第7具體實施例’電流擴散層76成長率設定 爲0.8 A m/h ’爲小於或疋等於1 " m/h。所以,中間層7 5、舍士 晶性較傳統發光一極體之結晶性爲佳,以及表面形狀幾乎 爲平坦狀。在介於中間層75與電流擴散層76之間介面上 的介面狀態密度亦被急遽地降低。以此配置,由p _類型電 極7 7 ?主入之电流•擴散較電流擴散層7 6爲佳,以及電流擴 散層76之光透射比被改良。甚至於,形成在電流擴散層 76上之p -類型電極77附著亦被改良β因介於中間層75與 電泥擴散層7 6之間介面的介面狀態密度之急遽降低,能 帶外形之歪曲可以被抑制。藉由先前提到之效應,可以獲 得如第7丹體實施例和傳統發光二極體比較能夠在低電壓 操作之高亮度高生產率之半導體發光二極體D <第8具體實施例> ___ -33- 本度適用中關家標準(CNS)A4規格⑵0x297公髮) --------- -------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁'> 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明(31 ) 一種用於製造半導體發光装置,或是例如,如本發明第 8具體實施例之發光二極體的方法,將參考圖10加以說 明β 如圖 1 0 所示,η -類型(AlxGai.x)。51in0 49p(0 S X s 1)下包覆 層8 2 (具有規範爲例如χ=1·〇,Si載體密度爲5x l〇17cm'3以 及厚度爲 1,〇 " m)、(AlxGai,x)〇.51In0 49P(0 笤 jt 芸 1)作用層 8 3 (具有規範爲例如x=0.3以及厚度爲0.5# m)以及p -類型 (Α1χΟ&1.χ)0.51Ιη0.49Ρ(0 Sx S 1)上包覆層84(具有規範爲例如 x=1.0,Zn載體密度爲5x 1017cnT3以及厚度爲ΐ.〇μιη)爲依 序成長在η -類型GaAs基板8 1上。 在上述處理之基體上,p-類型(AUGabdylm-yPOsxSi, OSy运1)中間層85(具有規範爲例如χ=ΐ · 〇,y=〇, 75,ζ η載 體密度爲3 x 1018cirT3以及厚度爲〇,5 # m)以及ρ_類型 (AlxGaidyln^yPCO Sx舍 1 ’ OSySl)電流擴散層 86(具有規 範爲例如x=0‘0,y=1.0,Zn載體密度爲3X 1018Cm'3以及厚 度爲7_0"m)爲加以成長。在此階段中,中間層85成長率 設定爲05 A m/h,以及電流擴散層86成長率設定爲〇8/ί m/h ° 接著,p -類型電極8 7 (由例如Au-Zn製成)以及η _類型電 極8 8 (由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後ρ _ 類型電極87爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第8.具體實施例,中間層8 5之材料被選擇以滿足中 間層8 5晶格常數爲介於上包覆層8 4晶格常數與電流擴散 層86晶格常數中間的條件。具有在介於上包覆層與電 -34- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規烙(210 X 297公:i ) —丨_ 1 I I I--I I I — I ί _ 震· ----I I I Απ. I — — — — — — — 2请先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) Ο Ο 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 A7 B7 五、發明說明(32 ) 流擴散層8 6之間介面上產生減輕晶格不匹配之效應以及 因介面狀態密度降低而降低異質障蔽之效應。然而,大約 -1.8%之大晶格不匹配存在於上包覆層84與中間層85之 間,以及大約-1.8%之大晶格不匹配存在於中間層85與電 流擴散層8 6之間。 如傳統發光二極體’中間層與電流擴散層成長率各已經 不被設定爲小於或是等於1 M m)。所以,中間層和成長在 中間層上之電流擴散層結晶性已經被衰減,以及表面形狀 亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹配在介於上包覆層與中 間層之間的介面上以及介於中間層與電流擴散層之間的介 面上造成許多介面狀態密度,結果能帶外形被歪曲。 然而’如此第8具體實施例’中間層85成長率設定爲〇5 Mtn/h’以及電流擴散層86成長率設定爲〇.8jum/h,該値各 爲小於或是等於1 ym/h»所以,電流擴散層成長率86結晶 性較傳統發光二極體結晶性爲佳,以及表面形狀幾乎爲平 坦狀。在介於上包覆層84與中間層85之間以及介於中間 層8 5與電流擴散層8 6之間介面上的介面狀態密度亦被急 遽地降低。以此配置,由p _類型電極8 7注入之電流擴散 較電流擴散層8 6爲佳,以及電流擴散層8 6之光透射比被 改良。甚至於’形成在電流擴散層86上之p -類型電極87 附著亦被改良。因介於上包覆層84與中間層85之間以及 介於中間層8 5與電流擴散層8 6之間介面的介面狀態密度 之急遽降低,能帶外形之歪曲可以被抑制。藉由先前提到 之效應,可以獲得如第8具體實施例和傳統發光二極體比 -35- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格X 297公发) I---— — — ——---- I-------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁·〕 3 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(33 ) 較能夠在低電壓操作之高亮度高生產率之半導體發光二 體。 —極 <第9具體實施例> -種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如 9具體實施例之發光二極體的方法,將參考圖至圖1 以説明。 1 3加 如圖 11所示,n-類型(AlxGai-x)〇5iIn〇49P(〇sxsi)下包覆 層92(具有規範爲例如乂=1,〇,si載體密度爲5Χ 1〇1、取_3 乂 及厚度爲 1.0 A m)、(AixGa卜χ)〇.5ιΙη〇.49Ρ(〇 s X s 〇 作用層 9 3 (具有規範爲例如χ=〇 3以及厚度爲〇 5 "瓜)、ρ,類型 (AUGa^Wno 49p(0 1)Λ包覆層94(具有規範爲例如 x=l.〇, Ζη載禮密度爲5Xi〇i7cm-3以及厚度爲1〇請)、卜 類型(AlxGaidyliH-yPO SxSl,0 备ygl)中間層 95(具有規 範爲例如x=0.2 ’ y=〇.75,Zn載體密度爲3><1〇18cm_3以及厚 度爲 〇.5Mm)、Ρ·類型(AlxGa|.x)yIni yP(〇SxS1,第 一電流擴散層9 6 (具有規範爲例如x=〇 〇,y=1 〇,z n載體 密度爲3 x 1013cm-3以及厚度爲丨5 M叫以及n 類型(八丨 x)yIni-yP(〇SXSl,osysi)電流停止層97 (具有規範爲例如 x=〇.〇,y=1.0,Si載體密度爲ix10i*cm-3以及厚度爲〇 3 " m)爲依序成長在η·類型GaAs基板9丨上。在此階段中,中 間層95成長率設定爲,以及第一電流擴散層96成 長率設定爲0.8μ m/h。 接著,如圖1 2所示,電流停止層9 7藉由正常照相平版 印刷技術蚀刻爲例如圓形。 ____-36- 本紙張尺度適用中國國家標半(CNS)A4規格(210x 297公S )
------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁V Ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明(34 ) 接著,如圖 13 所示,p_ 類型(AlxGa| x)yIni yP(〇SxS1,〇 s y s 1)第二電流擴散層9 8 (具有規範爲例如χ=〇 ο, y-l.O’ Ζη載體密度爲3χ 1〇iscm-3以及厚度爲7〇鋒)爲成 長在上述處理之基體上。 接著’ p -類型電極9 9 (由例如Au-Zn製成)以及n -類型電 極9 1 0 (由例如Au_Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後 P -類型電極99爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第9具體實施例,中間層9 5之材料被選擇以滿足中 間層9 5晶格常數爲介於上包覆層9 4晶格常數與第—電流 擴教層96晶格常數中間的條件、中間層95傳導帶低端爲 介於上包覆層94傳導帶低端與第一電流擴散層96傳導帶 低端中間的條件以及中間層9 5價帶高端爲介於上包覆層 94價帶高端與第一電流擴散層96價帶高端中間的條件。 具有在介於上包覆層94與第一電流擴散層96之間介面上 產生降低異質障蔽之效應。然而,大約4 8%之大晶格不 匹配存在於上包覆層94與中間層95之間以及存在於中間 層95與第一電流擴散層96之間。 如傳統發光二極體,中間層與第一電流擴散層成長率各 已經不被設定爲小於或是等於i只m/h。所以,中間層和成 長在中間層上之電流擴散層以及電流停止層結晶性已經被 衰減,以及表面形狀亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹配 在介於上包覆層與中間層之間的介面上以及中間層與第一 電流擴散層之間的介面上造成許多介面狀態密度,結果能 帶外形被歪曲。 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2〗〇χ 297公釐)
-------------^---------訂----------線 (請先閱璜背面之注幸?事項再填寫本頁^J Ο Ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明(35 ) 然而,如此第9具鱧實施例,中間層9 5成長率設定爲〇 5 M m/h,以及第一電流擴散層96成長率設定爲〇.8Mm/h,該 値各爲小於或是等於1 " m/h。所以,第二電流擴散層98具 有較傳統發光二極體爲佳之結晶性,以及表面形狀幾乎爲 平坦狀。在介於上包覆層94與中間層95之間介面上以及 介於中間層95與第一電流擴散層96之間介面上的介面狀 態密度亦被急遽地降低。以此配置,由p _類型電極9 9注 入之電流擴散較第二電流擴散層98爲佳,且電流停止層 97具有改良之電流停止效應於第二電流擴散層98之光透 射比之改良。形成在第二電流擴散層98上之P -類型電極 98附著亦被改良。因介於上包覆層94與中間層95之間介 面以及介於中間層95與第一電流擴散層96之間介面上的 介面狀態密度之急遽降低,能帶外形之歪曲可以被抑制。 藉由先前提到之效應,可以獲得如第9具體實施例和傳統 發光二極體比較能夠在低電壓操作之高亮度高生產率之半 導體發光二極體。 <第1〇具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置’或是例如,如本發明第 10具體實施例之發光二極體之方法,將參考圖14至圖u 加以説明。 如圖 1 4 所示,η -類型(AlxGa!-x)〇.5iIn〇.49p(〇 gx 忘 1)下包覆 層102(具有規範爲例如x=i.〇,Si載體密度爲5x l〇nCm-3以 及厚度爲 1.0 " m)、(AlnGarx)〇.5iIn〇,49P(〇 s x s 1)作用層 103(具有規範爲例如χ=〇·3以及厚度爲〇·5只m)、p.類开,】 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x ‘297公釐) -------------------- 訂--------- {請先間讀背面之注意事項再填窝本頁/ Λ7 B7 五、發明說明(36 ) (AlxGai.x)0 Μΐη〇 49?(〇备x g 〇上包覆層1〇4(具有规範爲例如 x=1.0, zn載體密度爲5xl0i7cm-3以及厚度爲1〇謂)、卜 類型(AlxGaUx)yIni yp(〇SxSl ’ 〇Sy s 〇第一中間層 1〇5(具 有規範爲例如x = 08,y=〇.75,Zn载體密度爲3X 1〇i8cm〇 以及厚度爲 〇.5"m)、p_ 類型(AlxGaix)yIni 容1)第一中間層106(具有規範爲例如x=〇.6,y=〇.75,zn載 體密度爲3 x 10ucm-3以及厚度爲! 5"⑷、p類型(Α1χ(^ x)yIni-yP(0sxs i ’ osySl)第三中間層107(具有規範爲例 如x=0.4,y=0.75,zn載體密度爲! χ 1〇18cm-3以及厚度爲 0.5#m)、p-類型(AlxGakhliM.yPfOsxgi,ogygji)第—電 流擴散層108(具有规範爲例如χ=〇·〇,y=10,Zn載體密度 爲3 X 1018cm·3以及厚度爲1.5謂)以及n類型(AlxGai x)yIni yP(0忘x忘1,〇 g y S 1)電流停止層1〇9(具有規範爲例如 x=〇.〇,y=1.0,Si載體密度爲1 X l〇18cm-3以及厚度爲〇& m)爲依序成長在n-類型GaAs基板1〇1上。在此階段中,第 一中間層105成長率設定爲0.5 a m/h ’以及第一電流擴散層 108成長率設定爲〇,8Am/h。 接著’如圖1 5所示,電流停止層1〇9藉由正常照相平版 印刷技術蝕刻爲例如圓形。 接著’如圖 16所示,p-類型(AlxGai-x)yIni.yP(〇SxS1,〇 SySl)第二電流擴散層1010(具有規範爲例如χ=〇 〇, y=l.〇,Ζϋ載體密度爲3x 1018cm.3以及厚度爲7.0Mm)爲依 序成長在上述處理之基體上。 接著,p -類型電極1011(由例如Au-Ztt製成)以及n_類型 -39· 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(2】〇χ 297公笼) ------------- 裝---. ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁b . .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .Ο '; ·> ο Λ7 ---- Β7___ 五、發明說明(37 ) 電極1012(由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之 後ρ -類型電極1011爲處理成例如圓形,而完成發光_極 體。 — 如此第10具體實施例,中間層105至1〇7之材科被選擇以 滿足中間層晶格常數各爲介於上包覆層1〇4晶格常數與第 —電流擴散層10 8晶格常數中間的條件、中間層傳導帶低 端各爲介於上包覆層104傳導帶低端與第一電流擴散層ι〇8 傳導帶低端辛間的條件以及中間層價帶高端各爲介於上包 覆層104價帶高端與第一電流擴散層1 〇8價帶高端令間的條 件。具有在介於上包覆層104與第一電流擴散層1 〇8之間介 面上產生降低異質障蔽之效應。然而,大約%之大g 格不匹配存在於介於上包覆層104與第一中間層ι〇5之間以 及存在於介於上包覆層104與第一電流擴散層1〇8之間β 如傳統發光二極體,中間層與第一電流擴散層成長率各 已經不被設定爲小於或是等於1 # tn/li。所以,中間廣、成 長在中間層上之電流擴散層以及電流停止層結晶性已經被 衣減,以及表面形狀亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹配 在介於上包覆層與中間層之間的介面上以及介於中間層與 第一電流擴散層之間的介面上造成許多介面狀態密度,結 果能帶外形被歪曲。 然而,如此第1 0具體實施例,第一中間層105成長率設 定爲〇.5ym/h,以及第一電流擴散層108成長率設定爲〇.8α m/h,該値各爲小於或是等於1 // m/h。所以,中間層1 〇5至 107、第一電流擴散層108 '電流停止層109以及第二電流 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公Ϊ ) ------------^--------訂·--------線 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁b' A7 B7 五、發明說明(38 ) 擴散層1010具有較傳統發光二極體爲佳之結晶性。在介於 上包覆層104與中間層105之間介面上以及介於中間層105 與第一電流擴散層108之間介面上的介面狀態密度亦被急 遽地降低。以此配置’由p ·類型電極101丨注入之電流擴散 較第二電流擴散層1010爲佳,且電流停止層1〇9具有改良 之電流停止效應於第二電流擴散層1010之光透射比之改 良。形成在第二電流擴散層1010上之p_類型電極1〇11附著 亦被改良《因介於上包覆層i 04與中間層105之間介面以及 介於中間層105與第一電流擴散層ι〇8之間介面的介面狀態 密度之急遽降低’能帶外形之歪曲可以被抑制。藉由先前 提到之效應’可以獲得如第1 0具體實施例和傳統發光二 極體比較能夠在低電蜃操作之高亮度高生產率之半導禮發 光二極體。 <第1 1具體實施例> 一種用於製造半導體發光装置,或是例如,如本發明第 11具趙實施例之發光一極體之方法,將參考圖17至圖19 加以説明。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 如圖17所示,n-類型(AixGa卜x)〇5lIn〇49p(〇SxSl)下包覆 層112(具有規範爲例如x=l.〇, Si载體密度爲5><1〇17cm-3以 及厚度爲 1.0 〆 m) ' s X s 1)作用層 1Π(具有規範爲例如X=0.3以及厚度爲〇5/im)、p-類型 (AlxGai.x)0.5iIno.49P(0 S X S 1)上包覆層1M(具有規範爲例如 X=1.0, Zn載體密度爲5xl〇〗7cm-3以及厚度爲i 〇辣)、p-類型(Α1χ(^-χ;Μη,_γΡ(〇5χδ i,0SyS υ第一甲間層 ιι5(具 -41- 本紙張尺度適用中國國家標準(CnS)A4規格(210 X 297公釐) ο ο 五、發明說明(39 )
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有規範爲例如χ=〇 5, , 及厚度爲〇5_ ^ η裁體密度爲3xi〇i8cm-3以 卞M hm)、卜類型(Α1χ 1)第二中間層 u -〇y ni-yP(〇SxS1 , 〇Syg 令U0(具有規範爲例 密度爲3x,cm-3以 Χ_03 Η,25,Zfl載體&厚度爲0.5"m) 類型,〇s P MAlxGai.x)ylfll.yPy = H3,ZnUr 1 (具有規以例如-0·2’ y · 1 J Zn 載體密度爲 3 x -3、,, ρ-類型(Alra m k 及厚度爲 〇.5μιη)、ρ 顯土(AlxGai.x)yin P(0SxS1 〇sysl)第—電流擴散層 〇,y=1.°,Zn栽體密度爲η 及厚度社5㈣以及n_類型⑷咖如 Sygl)電流停止層119(具有規範爲例如㈣.〇, y-i_〇,Si載體密度爲! x 10ucm-3以及厚度爲〇 3爲依 序成長在l類型GaAs基板111上。在此階段中,第一中間 層115、第二中間層116以及第三中間層m成長率各設定 爲0·5μπι/1ι,以及第一電流擴散層118成長率設定爲 m/h 0 接著,如圖1 8所示,電流停止層U 9藉由正常照相平 印刷技術蚀刻爲例如圓形。 接著,如圖1 9所示,p -類型(AlxGa卜x)yIn卜yP(〇 s χ s j S y S 1)第二電流擴散層!丨10(;具有规範爲例如χ=() 〇 1.0,Ζη載體密度爲3X 1018cnT3以及厚度爲了力^叫爲 長在上述處理之基體上》 接著,p -類型電極1111 (由例如Au-Zn製成)以及n _類型 電極1112(由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及 後p -類型電極1111爲處理成例如圓形,而完成發光二 y -42- 本紙張叉度適用中园國家標準(CNS)A4規格(210* 297公1 ) 11 · 11 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁/ 幻· u 版 成 之 極 -線-
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(40 ) 體0 如此第1 1具體實施例,中間層i i 5至丨i 7之材料被選擇以 滿足中間層115至117晶格常數各爲介於上包覆層114晶格 常數與弟一電流擴散層118晶格常數中間的條件、中間層 115至117傳導帶低端各爲介於上包覆層114傳導帶低端與 第—電流擴散層118之傳導帶低端中間的條件以及中間層 115至117價帶高端各爲介於上包覆層114之價帶高端與第 一電流擴散層118價帶高端中間的條件。具有在介於上包 覆層與第一電流擴散層之間介面上產生降低異質障蔽之效 應。甚至於,中間層115至117各製成爲具有一組合,以致 於其傳導帶低端、價帶高端以及晶格常數爲介於位在與中 間層接觸之上下二層中個別一層中間。然而,_〇 9%之晶 格不匹配存在於介於上包覆層U4至第一電流擴散層118之 層間的4介面中之各介面中。 如傳統發光二極體,中間層與第一電流擴散層成長率各 已經不被設定爲小於或是等於1〆m/h。所以,中間層、成 長在中間層上之電流擴散層以及電流停止層結晶性已經被 衰減,以及表面形狀亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹配 在介於上包覆層與中間層之間的介面上、介於中間層與第 —電流擴散層之間的介面上以及介於中間層之間的介面上 造成許多介面狀態密度,結果能帶外形被歪曲。 然而,如此第1 1具體實施例,第一中間層115、第二中 間層116以及第三中間層U7成長率各設定爲0.5 μ m/h,以 及第一電流擴散層118成長率設定爲0.8 # m/h,該値各爲小 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------------^ -------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁^ . ^132 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明(41 ) 於或是等於l"m/h。所以’中間層115至117、第一電流擴 散層118、電流停止層〗丨9以及第二電流擴散層丨丨丨〇具有較 傳統發光二極體爲佳之結晶性,以及表面形狀幾乎爲平坦 狀。在介於上包覆層II4與中間層115之間介面上以及介於 中間層11 5與弟一電流擴散層丨丨8之間介面上的介面狀態密 度亦被急遽地降低β以此配置,由p-類型電極1111注入之 電流擴散較第二電流擴散層1 i〗〇爲佳,且電流停止層i工9 具有改良之電流停止效應於第二電流擴散層U1〇光透射比 之改良。形成在第二電流擴散層111〇上之p_類型電極丨^^ 附著亦被改良β因介於上包覆層1〇4與中間層115之間介面 以及介於中間層U5與第一電流擴散層118之間介面的介面 狀態密度之急遽降低,能帶外形之歪曲可以被抑制。藉由 先則提到之效應,可以獲得如第U具體實施例和傳統發 光二極體比較能夠在低電壓操作之高亮度高生產率之半導 體發光二極體。 <第12具體實施例> —種用於製造半導體發光裝置,或是你 汍疋例如,如本發明第 12具體實施例之發光二極體之方法,脾 辨參考團20至圖23 加以説明。 如圖 2 0 所示,η -類型(AlxGa,_x)。5iIn。卿 g χ 層122(具有規範爲例如d.O, Sl載體密度心y 及厚度鳥 1.0 " m)、(AUGak)。5 ιη p( 0 49rW S x s 作用層 123(具有規範爲例如χ=〇·3以及厚庶鱼λ 于叹馬0.5 " m) 類型 (AlxGai.Jdlno.ePi^Sx s 1)上包覆層 12 (、有規範爲例如 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公爱) — II---------- - 1 I I I I I 訂---丨丨 1 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁·> .
五、發明說明(42 ) x=l,0’ Zn載體密度爲5X 1017cm·3以及厚度爲1〇#m)、p_ 類型(AlxGai.x)yIni-yP(0 SxSl ’ 〇;Sygi)第一中間層 125(具 有规範爲例如x=0.2,y=0.75 ’ Zn載髏密度爲3x l〇18cm_3以 及厚度爲 〇-5"m)、p-類型(AljjGabjOylni.yJ^OSxg 1,〇gys 1)第一電流擴散層126(具有規範爲例如\=0 〇,y=1 〇,Zn 載體逸、度爲3 x 1018cm3以及厚度爲以及n_類型 (AlxGai-dylnryPO S X S 1,0 忘 y s 1)電流停止層 127(具有規 範爲例如x=0.0,y=l.〇,Si載體密度爲丄X 10i8cm-3以及厚 度爲0.3 "m)爲依序成長在n-類型GaAs基板121上。在此階 段中,第一中間層125以及第一電流擴散層ι26成長率各設 定爲如下。 如圖21所示’上包覆層成長率設定爲2 # m/h,以及此後 第一中間層125形成爲以例如〇· 5 ;u m/h之速率成長,爲小於 或是等於1 A m/h。依序,第一電流擴散層126以例如〇 8只 m/h之速率開始成長,爲小於或是等於1 M m/h »在繼續成 長一段時間之後(例如’大約2 0分鐘)’成長率増加至例 如每分鐘1 0 " m/h,以及成長以速率m/h繼續,直到第 一電流擴散層126之成長完成爲止。 接著’如圖2 2所示’電流停止層127藉由正常照相平版 印刷技術蚀刻爲例如圓形〇 接著,如圖 23 所示,p-類型(AlxGai_jyIni yP(〇Sxg i,〇 —y — l) ^ 一電沉擴散層i28(具有規範爲例如χ=〇.〇, y=1.0’ Ζη載體密度爲3X 10ucm-3以及厚度爲7.0jum)爲成 長在上述處理之基體上。 -45- 冬紙張尺度適用中S國家標準(CNS)Al規格(210 x 297公楚) I I I I----- 丨丨— i I <請先閱讀背面之浼意事項再填寫本頁> 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(43 ) 接著’ P -類型電極129(由例如Au-Zn製成)以及η-類型電 極1210(由例如Au-Ge製成)藉由汽相沉積形成,以及之後 p -類型電極129爲處理成例如圓形,而完成發光二極體。 如此第1 2具體實施例,中間層125之材料被選擇以滿足 t間層125晶格常數爲介於上包覆層124晶格常數與第一電 流擴散層126晶格常數中間的條件、中間層125傳導帶低端 爲介於上包覆層124傳導帶低端與第一電流擴散層126傳導 帶低端中間的條件以及中間層125價帶高端爲介於上包覆 層124價帶高端與第一電流擴散層126價帶高端中間的條 件。具有在介於上包覆層與第一電流擴散層之間介面上產 生降低異質障蔽之效應。然而,-1.8%之晶格不匹配存在 於上包覆層124與中間層125之間以及存在於中間層125與 第一電流擴散層126之間。 如傳統發光二極體,中間層與第一電流擴散層成長率各 已經不被設定爲小於或是等於1 # m/h。所以,中間層、成 長在中間層上之電流擴散層以及電流停止層結晶性已經被 衰減,以及表面形狀亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹配 在介於上包覆層與中間層之間的介面上以及介於中間屬與 第一電流擴散層之間的介面上造成許多介面狀態密度。所 以,能帶外形已經在各介面上被歪曲0 然而,如此第1 2具體實施例,中間層125成長率設定爲 0.5 # m/h,、以及第一電流擴散層126成長率在成長啓始階段 設定爲0.8 # m/h ’該値各爲小於或是等於! " m/h。所以, 中間層125、第一電流擴散層126、電流停止層127以及第 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A.l規格(210* 297公餐) --------------------訂·-------- (請先閱續背面之ii意事項再填寫本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(44 ) 二電況擴散層128具有較傳統發光二極體爲佳之結晶性, 以及表面形狀幾乎爲平坦狀。在介於上包覆層124與中間 層125之間介面上以及介於中間層ι25與第一電流擴散層 126之間介面上的介面狀態密度亦被急遽地降低。以此配 置’由p -類型電極129注入之電流擴散較第二電流擴散層 128爲佳’且電流停止層127具有改良之電流停止效應於第 二電流擴散層128之光透射比之改良。形成在第二電流擴 散層128上之p-類型電極ι29附著亦被改良。因介於上包覆 層124與中間層125之間介面以及介於中間層i25與第一電 流擴散層126之間介面的介面狀態密度之急遽降低,能帶 外形之歪曲可以被抑制。甚至於,如此第12具趙實施 例’電流擴教層成長率部分增加至1 〇 Μ瓜作之高速率,且 所以成長時間被降低,允許製造發光二接禮所必要之時 間、材料成本以及人事花費被降低。藉由先前提到之效 應,可以獲得如第1 2具體實施例和傳統發光二極體比較 夠在低電壓操作之南亮度南生產率之半導體發光二極 體。 <第1 3具體實施例> 一種用於製造半導體發光裝置,或是例如,如本發明第 13具體實施例之發光二極體之方法,將參考圖24至圖27 加以説明。 如圖24所示,η-類型(AlxGa卜x)0 51In0 49p(OSxS1)下包覆 層132(具有规範爲例如χ=1,〇,Si載趙密度爲5χ i〇17cm-3以 及厚度爲 1_0 μ m)、(AlxGai-x)〇.5iIn〇 49P(〇 s X g 1)作用層 -47- 本纸張尺度適用中S國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --I-----------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁,> Τί Α7 Β7 五、發明說明(45 ) 133(具有規範爲例如x=〇.3,厚度爲0.5"m)、p_類型 (A1xGai-x)o.5iIn〇 49P(〇 S X S 1)上包覆層134(具有規範爲例如 x=l.〇,Zn載體密度爲5X l〇17cm-3以及厚度爲1〇jum)、p_ 類型(AixGai—s x s 1,o sy s 1)中間層 135(具有規 範爲例如x=0.2,y=〇.25,Ζιι載禮密度爲3x l〇18cm·3以及厚 度爲 〇.5"m)、p -類型(AlxGa 卜 OylnpyPO Sx s 1,〇 sy 笤 l)第 一電流擴散層136(具有規範爲例如x=〇.〇,y=l.〇,Zn載體 密度爲3 x 1018cm—3以及厚度爲1.5 " m)以及η-類型(AlxGa卜dylHi-yP (OSxSl ’ OSySl)電流停止層137(具有規範爲例如χ=〇 · 〇, y=l.〇,Si載體密度爲1 X 1013cnT3以及厚度爲0.3 jum)爲依 序成長在η-類型GaAs基板131上。在此階段中,各層之成 長溫度設定爲如下。 如圖2 5所示,上包覆層134形成爲部分以例如7 4 0 °C之 溫度成長,且此後,上包覆層134其餘部分之成長溫度被 增加爲高於上文提到之部分成長溫度(例如76(TC )。上包 覆層134其餘部分、中間層135、第一電流擴散層136以及 電流停止層137形成爲在760°C之溫度成長》在此階段中, 中間層135之成長率設定爲0,5ym/h,以及第一電流擴散層 之成長率設定爲0.8;u m/h。 接著,如圖2 6所示,電流停止層137藉由正常照相平版 印刷技術ϋ刻爲例如圓形。 接著’如圖27 所示 ’ ρ·類型(AlxGa 卜 x)yIni-yP(〇 έ X S 1,0 SySl)第二電流擴散層138(具有规範爲例如χ=〇.〇 ’ y=l.〇 ’ Zn載體密度爲5 X 1017cm_3以及厚度爲7·0#ιη)形成 •48~ 本紙張尺度適用中® ®家標準(CNS)/Vt規格(2丨0 X 297公釐) -----I------裝.! (請先閱讀背面之注意事項矜填寫本頁〆 ·- ;線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明說明(46 ) 爲成長在上述處理之基體上。接著,ρ·類型電極139(由例 如Au-Zn製成)以及η·類型電極πΐ〇(由例如Au-Ge製成)藉 由汽相沉積形成,以及之後p _類型電極139爲處理成例如 圓形,而冗成發光二極體。 如此第1 3具體實施例,中間層135之材料被選擇以滿足 中間層I35晶格常數爲介於上包覆層U4晶格常數與第一電 流擴散層13 6晶格常數中間的條件、中間層13 5傳導带低端 爲介於上包覆層134傳導帶低端與第一電流擴散層136傳導 帶低端中間的條件以及中間層135價帶高端爲介於上包覆 層134價帶高端與第一電流擴散層ι36價帶高端中間的條 件。具有在介於上包覆層與第一電流擴散層之間介面上產 生降低異質障蔽之效應。然而,4.8%之晶格不匹配存在 於上包覆層134與中間層135之間以及存在於中間層135與 第一電流擴散層13 6之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如傳統發光二極體,由下包覆層延伸至電流停止層之成 長溫度設定爲發光區段成長之最佳溫度。所以,中間層、 成長在中間層上之電流擴散層以及電流停止層結晶性已經 被衰減’以及表面形狀亦已經被衰減。甚至於,晶格不匹 配在介於上包覆層與中間層之間的介面上以及介於中間層 與第一電流擴散層之間的介面上造成許多介面狀態密度。 所以’能帶外形已經在各介面上被歪曲a 然而,在晶格不匹配存在之介面上,當移動(在成長期 間在晶體表面上之離予化原子和分予之熱動作)經由在高 溫之成長而提升時,結晶性變成較佳,意義爲成長應該較 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A-l現格(210 * 297公釐) η - >. ' I. 1 〇 Α7 Β7 五、發明說明(47 ) 佳地在高於發光區段最佳成長溫度之溫度執行。因此,在 此第13具體實施例中’介於上包覆層n4與中間層n5之間 的介面上以及介於中間層135與第一電流擴散層136之間的 介面爲以高於發光區段成長溫度的溫度成長。所以,中間 層135'第一電泥擴散層136、電洗停止層137以及第二電 流擴散層138具有較傳統發光二極體爲佳之結晶性,以及 表面形狀幾乎爲平坦狀。在介於上包覆層134與中間層135 之間的介面上以及介於中間層135與第—電流擴散層136之 間的介面上之介面狀態密度亦爲急遽地降低。以此配置, 由P-類型電極139注入之電流擴散較第二電流擴散層138爲 佳,且電流停止層137具有改良之電流停止效應於第二電 流擴散層138之光透射比改良。形成在第二電流擴散層138 上之P-類型電極139附著亦被改良。因介於上包覆層134與 中間層135之間介面以及介於中間層135與第一電流擴散層 136之間介面的介面狀態密度之急遽降低,能帶外形之歪 曲可以被抑制。藉由先前提到之效應,可以獲得如第i 3 具體實施例和傳統發光二極體比較能夠在低電壓操作之高 亮度高生產率之半導體發光二極體。 將注意的是本發明不限於上文提到之任一具體實施例。 雖然’基於AlGalnP之半導體爲利用於第1至第13具體實 施例之發光區段,本發明甚至可以應用至利用另外不同材 料(半導、體發光裝置,只要功能内容以及更層角色爲相 等。同樣地’材料和其他層之合成比率可以在所欲獲得之 效果範圍内加以變化。 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 - ί裝 頁 訂 線 經,濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 27 A7 B7 五、發明說明(48 ) 雖然電流擴散層和電流停止層爲用於將成長在上包覆層 或是成長在中間層上之層’利用另一層如防護層或是蝕刻 停止層亦爲可接受。 本發明在不脱離基本功能下’可以在範疇内受到各種變 化之修正。 本發明爲如此説明,明顯的是相同功能可以用許多方式 加以變化。此種變化將不視爲脱離本發明精神以及範疇, 而且所有此種變化對熟知相關技藝之人士而言是明顯的, 將意圖包含在下列申請專利範圍之範_内。
-------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁,J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ο Α7 Β7 五、發明說明(49 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考數字: 11 : η-類型GaAs基板 1 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 1 3 : AlGalnP作用層 1 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 15 : p-類型AlGalnP電流擴散層 1 6 : p-類型電極 1 7 : η-類型電極 2 1 : η-類型GaAs基板 2 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 2 3 : AlGalnP作用層 2 4 ·· p -類型AlGalnP上包覆層 2 5 : p -類型AlGalnP第一電流擴散層 2 6 : η -類型AlGalnP電流停止層 2 7 : p -類型電極AlGalnP第二電流擴散層 28 : p-類型電極 2 9 : η-類型電極 3 1 : η -類型GaAs基板 3 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 3 3 : AlGalnP作用層 3 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 3 5 : p-類型AlGalnP中間層 36 : p-類型AlGalnP電流擴散層 3 7 : p-類型電極 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 請 先 閱 讀 背 面 之 意 事 項 再 填:裝 訂 線 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(50 ) 3 8 : η-類型電極 4 1 : η -類型GaAs基板 4 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 43 : AlGalnP作用層 4 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 4 5 : p -類型AlGalnP中間層 46 : p-類型AlGalnP電流擴散層 47 : p-類型電極 48 : η-類型電極 5 1 : η -類型GaAs基板 52 : η-類型AlGalnP下包覆層 5 3 : AlGalnP作用層 5 4 · p -類型AlGalnP上包覆層 5 5 : p -類型A11 n A s中間層 56 : p-類型AlGalnP電流擴散層 5 7 : p-類型電極 5 8 : η-類型電極 61 : η-類型GaAs基板 6 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 6 3 : AlGalnP作用層 6 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 6 5 : p -顧型AlGalnP中間層 66 : p-類型AlGalnP電流擴散層 67 : p-類型電極 -53· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公S ) -----------(i . 1 ----- I i -------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁b 1 n r) fc·", O L J k i .」 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7_五、發明說明(51 ) 6 8 : n-類型電極 7 1 : η-類型GaAs基板 7 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 73 : AlGalnP作用層 74 : p-類型AlGalnP上包覆層 7 5 : p -類型AlGalnP中間層 7 6 : p -類型AlGalnP電流擴散層 77 : p-類型電極 7 8 : n-類型電極 8 1 : η -類型GaAs基板 8 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 8 3 : AlGalnP作用層 8 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 8 5 : p -類型AlGalnP中間層 8 6 : p -類型AlGalnP電流擴散層 8 7 : p -類型電極 8 8 : η-類型電極 9 1 : II -類型GaAs基板 9 2 : η -類型AlGalnP下包覆層 93 : AlGalnP作用層 9 4 : p -類型AlGalnP上包覆層 95 : p-、類型AlGalnP中間層 96 : p-類型AlGalnP第一電流擴散層 9 7 : η -類型AlGalnP電流停止層-54- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)/V〗規格(210 x 297公釐)
4 (二J A7 _B7_ 五、發明說明(52 ) (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁b 9 8 : p -類型AlGalnP第二電流擴散層 99 : p-類型電極 910 : η-類型電極 101 : η-類型GaAs基板 102 : η-類型AlGalnP下包覆層 103 : AlGalnP作用層 104 : p -類型AlGalnP上包覆層 105 : p -類型AlGalnP第一中間層 1〇6 : p -類型AlGalnP第二中間層 107 : p -類型AlGalnP第三中間層 108 : p -類型AlGalnP第一電流擴散層 109 : η-類型AlGalnP電流停止層 1010 : p -類型AlGalnP第二電流擴散層 1011 : p-類型電極 1012 : η-類型電極 111 : η -類型GaAs基板 112 : η -類型AlGalnP下包覆層 113 : AlGalnP作用層 114 : p -類型AlGalnP上包覆層 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 115 : p -類型AlGalnP第一中間層 116 : p-類型AlGalnP第二中間層 117 : p —類型AlGalnP第三中間層 118 : p-類型AlGalnP第一電流擴散層 119 : η -類型AlGalnP電流停止層 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 _B7_ 五、發明說明(53 ) 1110 : p -類型AlGalnP第二電流擴散層 (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁^ 1111 : p-類型電極 1112 : η-類型電極 121 : η·類型GaAs基板 122 : η ·類型AlGalnP下包覆層 123 : AlGalnP作用層 124 : p -類型AlGalnP上包覆層 125 : p -類型AlGalnP中間層 126.: p -類型AlGalnP第一電流擴散層 127 : η -類型AlGalnP電流停止層 128 : p 類型AlGalnP第二電流擴散層 129 : p-類型電極 1210 : η-類型電極 131 : η_類型GaAs基板 132 : n-類型AlGalnP下包覆層 133 : AlGalnP作用層 134 : p-類型AlGalnP上包覆層 135 : p -類型AlGalnP中間層 136 : p-類型AlGalnP第一電流擴散層 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 137 : η-類型AlGalnP電流停止層 13 8 : p -類型AlGalnP第二電流擴散層 139 : p-類型電極. 13U) : η-類型電極 211 : η-類型GaAs基板 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格Γ210 X 297公茇) A7 _B7 五、發明說明(54 ) 212 : η -類型AlGalnP下包覆層 213 : AlGalnP作用層 214 : p-類型AlGalnP上包覆層 215 : p -類型AlGalnP中間層 216 : p -類型AlGalnP電流擴散層 217 : p-類型電極 218 : η-類型電極 ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之沈意事項再填寫本頁/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -57- 本紙張尺度適用中S國家標準(CNS)/V丨規格(210x 297公釐)

Claims (1)

  1. C'J 、\J ^ /· 2 Μ880808 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種用於製造半導體發光裝置乏方法,該半導體發光装 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上以及一層成 長在光發射區段上包覆層上,其中: 當由晶體介面成長上包覆層上之層時,光發射區段上 包覆層上的晶體組合在該介面中在介於晶體介面前後晶 體之間的晶格匹配因素△ a/a絕對値大於或是等於0 25% 之晶格不匹配狀態改變,成長率至少在成長開始時間被 形成爲小於或是等於1.0;u m/h。 2. 如申請專利範圍第1項之用於製造半導體發光装置之方 法,其中: 成長在光發射區段上包覆層上之該層包含至少一電流 擴散層以及一電流停止層。 3. —種用於製造半導體發光裝置之方法,該丰導體發光装 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上以及一中間 層形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上,該中間層由選擇之材料製成以滿足在能量位置在接 合形成之前中間層傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶低 端與成長在中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是令 間層價帶高端爲介於上包覆層價帶高端與成長在中間層 上之層價帶高端中間的條件,其中: 當於晶格不匹配狀態在上包覆層上増長中間層時,其 中與上包覆層有關的晶格匹配因素△ a/a絕對値大於或是 -58- 本紙張又度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) ------------ 裝--------訂---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 等於0.25% ’成長率至少在成長開始時間被形成爲小於 或疋等於1.0 A rti/h。 4. —種用於製造半導體發光裝置之方法,該半導體發光裝 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上,一中間層 形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上’該中間層由選擇之材料製成以在能量位置在接合形 成之前滿足中間層傳導帶低端爲介於上包覆層傳導帶低 端與成長在中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是中 間層價帶高端爲介於上包覆層價帶高端與成長在争間層 上之層價帶高端中間的條件,其中: 當於晶格不匹配狀態在中間層上增長該層時,其中與 中間層有關的晶格匹配因素△ a/a絕對値大於或是等於 ‘0.25% ’成長率至少在成長開始時間被形成爲小於或是 等於 1.0 μ m/h。 5. —種用於製造半導體發光裝置之方法,該半導體發光装 置具有包括至少一下包覆層'作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上,—中間層 形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上’該中間層由選擇之材料製成以在能量位置在接合形 成之前滿足中間層傳導帶低端爲介於上包後層傳導帶低 端與成長在中間層上之層傳導帶低端中間的條件或是中 間層價帶高端爲介於上包覆層價帶高端與成長在中間層 上之層價帶高端中間的條件,其中: -59- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I ^--------訂----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 -·..! ^ V C2 六、申請專利範圍 當於晶格不匹配狀態在上包搜層上增長中間層時,其 中與上包覆層有關的晶格匹配因素Aa/a絕對値大於或是 等於0.25% ’以及當於晶格不匹配狀態在中間層上増長 該層時’其中與中間層有關的晶格匹配因素Aa/a絕對値 大於或是等於0.25%,成長率至少在成長開始時間被形 成爲小於或是等於m/h。 6. —種用於製造半導體發光裝置之方法,該半導體發光装 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段’這些層形成在複合半導體基板上,一中間廣 形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上’該中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與 成長在中間層上之層晶格常數中間,其中: 當於晶格不匹配狀態在上包覆層上增長中間層時,其 中與上包覆層有關的晶格匹配因素絕對値大於或是 等於0.25%,成長率至少在成長開始時間被形成爲小於 或是等於1.0 At m/h β 7. —種用於製造半導體發光装置之方法,該半導體發光裝 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上,一中間層 形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上’該中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與 成長在中間層上之層晶格常數中間,其中: 當於晶格不匹配狀態在中間層上增長該層時,其中與 中間層有關的晶格匹配因素△ a/a絕對値大於或是等於 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公g ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨裝 訂----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9i 广J C'J 六、申請專利範圍 0.25% ’成長率至少在成長開始時間被形成爲小於或是 等於 1.0 A m/h。 8. —種用於製造半導體發光裝置之方法,該半導體發光裝 置具有包括至少一下包覆層、作用層以及上包覆層之光 發射區段,這些層形成在複合半導體基板上,一中間層 形成在光發射區段上包覆層上以及一層成長在中間層 上’該中間層具有晶格常數爲介於上包覆層晶格常數與 成長在中間層上之層晶格常數中間,其中: 當於晶格不匹配狀態在上包覆層上增長中間層時,其 中與上包覆層有關的晶格匹配因素Aa/a絕對値大於或是 等於0.25%,以及當於晶格不匹配狀態在中間層上增長 該層時,其中與中間層有關的晶格匹配因素如/a絕對値 大於或是等於0.25%,成長率至少在成長開始時間被形 成爲小於或是等於1.0/ί m/li。 9. 如申請專利範圍第3項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 成長在中間層上之該層包含至少一電流擴散層和一電 流停止層。 10. 如申請專利範圍第4項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 成長在中間層上之層包含至少一電流擴散層和一電流 停止層4. 11. 如申請專利範圍第5項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: -61- 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 r-•C “ Μ880808 之方 申請專利範圍 成長在中間層上之該層包含至少一電流擴散層和—電 流停止層。 12. 如申請專利範圍第6項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 成長在中間層上之該層包含至少—電流擴散層和—電 流停止層。 13. 如申請專利範圍第7項之用於製造半導體發光裝置 法,其中: 成長在中間層上之該廣包含至少—電流擴散層和—電 流停止層。 Μ.如申請專利範圍第8項之用於製造半導禮發光裝置之方 法,其中: 成長在中間層上之該層包含至少—電流擴散層和—電 流停止層。 15. 如申請專利㈣第3項之用於製造半導體發光装置之方 法,其中: 該中間層包括至少二層。 16. 如申請專利範圍第4項之用於製造半導趙發光裝置之方 法,其中: 該中間層包括至少二層。 Π.如申請專利範圍第5項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該中間層包括至少二層。 18.如申料利範㈣6項之料製造半㈣發光裝置之方 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} I^--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -62- cu ? 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 法,其中: 該中間層包括至少二層。 19. 如申請專利範圍第7項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該中間層包括至少二層》 20. 如申請專利範圍第8項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該中間層包括至少二層。 21. 如申請專利範圍第15項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 當於晶格不匹配狀態増長第(n+l)中間層,時,其中與 中間層之第η成長中間層有關的晶格匹配因素Aa/a絕對 値大於或是等於0.25%,成長率至少在成長開始時間被 形成爲小於或是等於l.Oju m/h。 22. 如申請專利範圍第18項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 當於辱格不匹配狀態增長第(n+1)中間層,時,其中與 中間層之第η成長中間層有關的晶格匹配因素△ a/a絕對 値大於或是等於0.25%,成長率至少在成長開始時間被 形成爲小於或是等於l.Oju m/h。 23. 如申請專利範圍第5項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 在成長時間成長率小於或是等於1.0〆m/h之層中的至 少其中之一層被形成爲具有大於1 μ m/h之成長率,除了 _____-63- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 κ 297公釐) i ------------ t--------訂----------線 τ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) nj rJ 厂·*· A8B8C8D8 六、申請專利範圍 當開始成長之外。 24‘如申請專利範圍第8項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 在成長時間成長率小於或是等於〗〇 # m/h之層中的至 少其中之一層被形成爲具有大於m/h之成長率,除了 當開始成長之外。 25·如申請專利範圍第15項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 在成長時間成長率小於或是等於丨〇只m/h之層中的至 少其中之一層被形成爲具有大於m/h之成長率,除了 當開始成長之外。 26. 如申請專利範圍第2ι項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 在成長時間成長率小於或是等於1 0 # m/h之層中的至 少其中之一層被形成爲具有大於m/h之成長率,除了 當開始成長之外》 27. 如申請專利範圍第2項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、中間層、電流擴散 層和電流停止層由(AlxGh.Oylni.yWO S X S 1,0 S y S 1)製 成。 28. 如申請專利範圍第9項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、中間層、電流擴散 -64- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱 -------------^裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----------線 經濟部智慧财產局員工消費合作杜印製 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層和電流停止層由(AUGaiJyliM-yPCO Sx S 1,0 运1)製 成。 29. 如申請專利範圍第12項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、中間層、電流擴散 層和電流停止層由(AUGarOyliM-yPiO S X笤1,0 S y运1)製 成。 30. 如申請專利範圍第2項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層以及上包覆層由(AUGai.Oylnh P(0SxS 1,OSy S 1)製成以及 電流擴散層和電流停止層由GaP製成。 31. 如申請專利範圍第9項之用於製造半導體發光装置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層以及上包覆層由(ALGaHhln^y P(0SxSl,OSySl)製成以及 電流擴散層和電流停止層由GaP製成》 32. 如申請專利範圍第12項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該下包覆層、作用層以及上包覆層由(AUGat-dylnb P(0SxSl,0SySl)製成以及 電流錄散層和電流停止層由GaP製成。 33. 如申請專利範圍第2項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: -65- 本紙張尺度適用+國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 00 二 if °i ABB8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 在結束該上包覆層成長時間之成長溫度與中間層成長 溫度以及電流擴散層成長溫度形成爲高於發光區段之成 長溫度,除了在結束該上包覆層成長時間之成長溫度以 外。 34. 如申請專利範圍第9項之用於製造半導禮發光裝置之方 法,其中: 在結束該上包覆層成長時間之成長溫度與中間層成長 溫度以及電流擴散層成長溫度形成爲高於發光區段之成 長溫度,除了在結束該上包覆層成長時間之成長溫度以 外。 35. 如申請專利範圍第12項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 在結束該上包覆層成長時間之成長溫度與中間層成長 溫度以及電流擴散層成長溫度形成爲高於發光區段之成 長溫度,除了在結束該上包覆層成長時間之成長溫度以 外0 36. 如申請專利範圍第2項之用於製造半導體發光裝置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、電流擴散層以及電 流停止層爲藉由金屬-有機化學汽相沈積方法成長' 37. 如申請專利範圍第9項之用於製造半導體發先裝置之方 法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、電流擴散層以及電 流停止層爲藉由金屬-有機化學汽相沈積方法成長3 -66- 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -------------k---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i-------線 3 六、申請專利範圍 38.如申請專利範圍第12項之用於製造半導體發光裝置之 方法,其中: 該下包覆層、作用層、上包覆層、電流擴散層以及電 流停止層爲藉由金屬-有機化學汽相沈積方法成長。 ------------裝--------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -67- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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