471187 A7 五、發明說明(1 ) 發明背景 本發明係關於一半導體發光裝置,較特別的是本發明關 於一使用鋁鎵銦磷化合物半導體材料之半導體發光裝置。 銘鎵銦磷化合物半導體係用於以0,5_0 6微米波長帶發光 之裝置材料,特別的是一發光二極體(LED)使用鎵砰做爲 基材及具有一晶格匹配於鎵砷之鋁鎵錮磷材料組成之發光 段,其可以紅光至綠光之波長範圍放出高強度光,所用之 電力低於使用間接轉變半導體材料者,例如鎵磷、鎵砷 麟、或類此者。 爲了以低電力消耗取得高亮度之發光,重要的是在一發 光段中之發光效率得以改善,來自發光段中之發光效率亦 改善,另一重要性爲降低操作電壓。 圖16係一截面圖,揭示一 LED具有—習知電流擴散層及 一中間層(9-260724號日本專利先行公告案),此lED具有 一η型鋁鎵銦磷下覆層2、一鋁鎵銦磷主動層3及一p型鋁 鎵銦磷上覆層4依序疊層於一n型鎵坤基材丨上,隨後在諸 層頂面上依序疊置一p型鋁鎵銦磷中間層5及一p型鎵磷電 流擴散層6。再者,一p型電極7及_n型電極8利用積置製 成。 P型链鎵銦磷中間層5之_組合成分係經選定,使得其晶 格匹配率△ a/a爲p型鋁鎵銦磷上覆層4與p型鎵磷電流擴散 層6者I平均値,且其導電帶之底緣在上覆層*中之導電帶 底緣與電流擴散層6中之:導電帶底緣之間,以及在接合形 成前,其能量位階周緣帶之頂緣在上覆層4中之周緣帶頂 (請先閱讀背面之注意事項#-填寫本頁) 裝 訂---------% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 471187 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(2 ) 緣與電流擴散層6中之周緣帶頂緣之間,因此異障壁層即 在一能帶構形中降低。 由於白知L E D具有p型鎵辨電流擴散層6,電流不僅可注 入電極7正下方之一區域,亦可注入所有主動層3。圖” 揭π在習知LED中自上覆層4至電流擴散層6之一能量帶 構形,由於此LED具有p型鋁鎵銦磷中間層5於上覆層4與 電流擴散層6之間,因此其能量斷續位階相較於如圖“所 示未使用一中間層時之一能量帶構形而可做分割及減少。 因此,發生於P型鋁鎵銦磷上覆層4介面處與p型鎵磷電流 擴散層6介面處稱爲,,刻槽,,之異障壁層9、1〇可降低。 ,再者,在習知LED中,p型鋁鎵銦磷上覆層4之晶格係數 爲5·65埃,而p型鎵磷電流擴散層6之晶格係數爲5·45埃, ρ型铭鎵錮磷中間層5之組合成分係經選定,使得其晶格係 數爲5·55·埃,即前述係數之平均値,藉以減輕晶格錯合。 因此,發生於上覆層4介面處與電流擴散層6介面處之介面 位階可降低,且因爲介面位階而發生於能量帶構形中之彎 曲度得以減小,因此,介面之能量障壁層可低至如圖_ 示。 因此’此習知LED之操作電壓可利用上述降低能量障辟 層之效應而降低。 & 惟,此習知LED具有以下問題,即如上所述,操作電 之降低係藉由選擇—組合成分而達成,其中P型銘鎵銦嶙 中間層5〈導電帶底緣及其周緣帶之頂緣係在其能量位階 在上覆層4者與電流擴散層6者之間,在接合形成前。此 ^ --------t------ (請先閱讀背面之注意事項年填寫本頁) 線 » -5- 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4 ^Γ(2ΐ〇 χ 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 ---—___ B7_____ 五、發明說明(3 ) ^ ’介面位準係藉由設定中間層5之晶格絲爲上 電流擴散層6二者之平均値而降低,且藉此進曰操 作電壓。 %低侏 淮,項實驗發現,依據Ρ型鋁鎵銦磷中間層5與鎵坤基 材1之晶格匹配率Aa/a,降低操作電壓之效應及在晶體ί 面中減少晶體瑕疵之效應並未充分取得。 當降低操作電壓之效應及減少晶體瑕症之效應並未充分 取得時,在電流擴散層6中之電流分佈及光傳輸即呈衰 退:發光效率及電流注入效率亦衰退,因此無法取得足夠 、、儿复另問題在於電力損耗不夠低,因爲操作電壓未 、降低再者,一負面效應出現,即形成於電流擴散層 6上之包極7之黏著性因爲晶體表面中之晶體瑕疵而老化, 致使電極7剝落,因此生產率減低,因爲生產量下降。 發明概述’ 緣是,本發明之一目的在提供一種低廉之半導體發光裝 置、,其藉由降低操作電壓以減少電力損耗及減少晶體表面 中之瑕疵以改善一電極之黏著性,而具有高發光強度及低 電力損耗,以利改善生產量。 爲了達成上述目的,本發明提供—種半導體發光裝置包 含: 一化合物半導體基材; 一疊層結構,係提供於化合物半導體基材上,且包括至 少一主動層以供發光,及-第_覆層與一第二覆層供自其 兩側夾置主動層; -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〗X 297公爱了 (請先閱讀背面之注意事項#-填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 ______ B7 五、發明說明(4 ) 一中間層,係製成於疊層結構上; 一電流擴散層,係製成於中間層上; 至少其中一結構藉由改善一電極之黏著性以供增進生產 量,及一結構藉由降低一操作電壓以供減少電力消耗。 在一實施例中,中間層與化合物半導體基材之一晶格匹 配率Aa/a之値係設定使一晶體生長完成後,在晶體表面中 觀察到之晶體瑕疵數量少於2 〇。 依上述實施例,晶體生長完成後,在晶體表面中之晶體 瑕疵數量少於20,因此,製成於晶體表面上之一電極之黏 著性改善且因而增加生產量,亦即一高發光強度之半導體 發光裝置可以低成本提供。 在一實施例中,中間層與化合物半導體基材之一晶格匹 配率△ a/a之値設定使當一驅動電流爲2 〇毫安時,在中間 層内之介面處之一操作電壓上昇爲〇.5伏以下。 依上述貫施例’當驅動電流爲2 0毫安時,在中間層内之 介面處之一操作電壓r上昇抑制於〇 . 5伏以下,因此,操作 電壓下降且減少電力消耗,亦即可提供一低電力消耗之高 亮度半導體發光裝置。 在一實施例中,中間層與化合物半導體基材之一晶格匹 配率Aa/a之値係設定使一晶體生長完成後,在晶體表面中 觀祭到之晶體瑕疵;數量少於2 0,及當一驅動電流爲2 〇毫 安時,在中間層内之介面處之一操作電壓上昇爲〇 5伏以 〇 二 依上述實施例’晶體生長芫成後,晶體表面中之晶體瑕 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 裝—----^訂--------—線一 471187 A7 B7 五、發明說明(5 紙數1少於2G,結果,形成於晶體表面上之_電極之黏著 以改善’藉以改吾生產量。再者,當一驅動電流爲2 〇 笔t時纟中間層内〈介面處之一操作電壓上昇爲5伏 以下,因此,操作電壓下降且減少電力消耗,亦即可提供 一低電力消耗之高亮度半導體發光裝置。 在一實施例中,化合物半導體基材係由鎵砷構成, 主動層第覆層及第二覆層係由鋁鎵銦鱗化合物半導 也構成’其與鎵砷之晶格匹配率Aa/a之絕對値係Ο υ。,❶以 下, 電流擴散層係由鋁鎵銦磷化合物半導體或鎵磷化合物半 導體構成,其與鎵磷之晶格匹配率Aa/a之絕對値係〇·25% 以下,及 中間層係由鋁鎵銦磷化合物半導體構成,其與鎵砷之晶 格匹配率之絕對値係_2.5%以下。 依上述實施例,由於中間層與鋁鎵錮磷半導體發光裝置 中之鎵砷化合物半導體基材之晶格匹配率Aa/a在·2·5%以 下因此,印生長完成後,晶體表面中之晶體瑕症數量 V於2 0,結果,形成於晶體表面上之一電極之黏著性得以 改善,藉以改善生產量。 在一實施例中,化合物半導體基材係由鎵砷構成, 主動層、第一覆層及第二覆層係由銘鎵錮嶙化合物半導 體構成,其與鎵砷之晶格匹配率Aa/a之絕對値係〇25%以 下, : 包流擴散層係由銘鎵銦嶙化合物半導體或鎵难化合物半 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ί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 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 471187 A7 _______B7_____ 五、發明說明(6 ) 導體構成,其與鎵磷之晶格匹配率Aa/a之絕對値係〇25% 以下,及 中間層係由鋁鎵銦磷化合物半導體構成,其與鎵砷之晶 格匹配率Aa/a之絕對値係_3·2〇/()以上。 依上述實施例,由於中間層與鋁鎵銦磷半導體發光裝置 中之鎵碎化合物半導體基材之晶格匹配率Aa/aS _3 2%以 上,因此,當一驅動電流爲2〇毫安時,在中間層内之介面 處之操作笔壓上昇爲0.5伏以下,因此,操作電壓下降 且減少電力消耗。 在一實施例中,化合物半導體基材係由鎵坤構成, 主動層、第一覆層及第二覆層係由鋁鎵銦磷化合物半導 體構成,其與鎵坤之晶格匹配率之絕對値係〇25%以 下, 電流擴·散層係由鋁鎵銦磷化合物半導體或鎵磷化合物半 導體構成,其與鎵鱗之晶格匹配率Aa/a之絕對値係〇.25% 以下,及 中間層係由鋁鎵銦磷化合物半導體構成,其與鎵坤之晶 格匹配率Aa/a之絕對値係在-32%與_2.5%之間。 依上述實她例,由於中間層與鋁鎵銦磷半導體發光裝置 中之鎵t化口物半導體基材之晶格匹配率在_2.5%以 下因此日日生長儿成後,晶體表面中之晶體瑕症數量 少於20。再者’由於中間層與銘錄鋼蹲半導體發光裝置中 之鎵坤化合物半導體基;材之晶袼匹配率^在_32%以 上,因此,當-驅動電流爲20毫安時,在中間層内之介面 (請先閱讀背面之注意事項^:填寫本頁)
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471187 A7 B7 發明說明( 二=作電壓上昇爲0.5伏以下。因此一電極之黏著 、肖:以? 4 ’藉以改善生產量,操作電壓下降且減少電力 在實犯例中,化合物半導體基材係由鎵砷構成, ,動層第覆層及第二覆層係由鋁鎵銦磷化合物半導 體構成,其與鎵砷做晶格匹配, ' ,電流擴散層係㈣鎵銦嶙化合物半導體或鎵鱗化合物半 導體構成,及 中間層係由鋁鎵銦磷化合物半導體構成。 依上述實施例,其提供鋁鎵銦磷半導體發光裝置具有鋁 ”合物半導體製成之中間層,#中至少一電極之黏 著I1生得以改善’藉以改吾生產量’操作電壓下降且 力消耗。 在一實施例中,化合物半導體基材係由鎵砷構成, 主動層第一覆層及第二覆層係由銘鎵銦嶙化合物半導 體構成,其與鎵砷做晶格匹配, 電流擴散層係由鋁鎵銦磷化合物半導體或鎵磷化合物半 導體構成,及 中間層係由鋁鎵銦磚化合物半導體構成。 依上述實施例,其提供鋁鎵銦磷半導體發光裝置具有鋁 鎵銦嶙化合物半導體製成之中間層,其中至少一電極之黏 著性得以改善,藉以改善生產量,操作電壓下降且減少電 力消耗。 在一實施例中,中間層係由複數層組成。 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項—填寫本頁) --------訂---------線 » 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(8 ) 依上述實施例,由於中間層係由複數層組成,發生於中 間層中之各別層與接觸於中間層外之諸層之間介面處,因 此操作電壓得以進一步降低。 圖式簡單説明 本發明可由以下詳細說明及相關圖式中充分暸解,其僅 供説明而非侷限之,及其中: 圖1係一截面圖,揭示本發明做爲一半導體發光裝置之 LED結構; 圖2揭示圖1中間層與鎵坤之晶格匹配率△ a/a及晶體表面 中之晶體瑕疵數量之間關係; 圖3揭示小丘狀之晶體瑕症; 圖4係一截面圖,揭示不同於圖i之乙e D結構; 圖3揭示圖4中間層與鎵坤之晶格匹配率△ a/a及一操作電 壓之間關’係; 圖6係一截面圖,揭示不同於圖1及4之LED結構; 圖7揭示圖6中間層與鎵砷之晶格匹配率^a/a、晶體表面 中之晶體瑕疵數量、及一操作電壓之間關係; 圖8係一截面圖,揭示不同於圖1、4及6之LED結構; 圖9揭示圖8中間層與鎵砷之晶格匹配率Aa/a及晶體表面 中之晶體瑕疵數量之間關係; 圖10係一截面圖,揭示不同於圖1、4、6及8之LED結 構; 圖1 1揭不圖1 0中間層與嫁神之晶格匹配率△ a/a及一操 作電壓之間關係; -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁;> 裝 ------I ^ ---- ----- β. 471187 A7 五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 2係一截面圖,揭示不同 LED結構; 圖13揭示圖12中間層與鎵神之晶格匹配率△-、晶體 表面中之晶體瑕疵數量、及一換你令厂 09 H及^作電壓之間關係; 圖1 4係一截面圖,揭示不同 : 之 LED 結構; 4 6'8'10^12 圖15揭示圖14中間層與鎵砷之晶格匹配率杨、 表面中之晶體瑕疵數量、及-操作電壓之間關係; 層I1 一=圖,揭示-習知咖結構具有-電流擴散 圖17揭示圖16中LFnii卜薄、 r LbD自上覆層至電流擴散層之一能量 帶構形;及 圖18揭示一無中間層之led之能量帶構形。 較佳實施例詳細說明 本發明將參考圖中所示之實施例以詳細説明之。 (第一實施例) 圖1係一截面圖,揭示第一實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此led係藉由金屬有機化學氣體沉積 (M0CVD)法,以大約1-2.5微米/時之生長速率依序生長一 n型(铭X鎵ι-χ) 〇.51銦0.49磷下覆層1 2 (例如x = 1·〇’矽載體密度:5 X 1017厘米·3,厚度·· 1·〇微米)、 一(麵X鎵丨-^^銦Q 49磷(OSxSl)主動層1 3 (例如X = 0.3,厚 度:0.5微米)、及一 ?型(^鋁丄上 層14(例如X = 1.〇,鋅載體密度:5 X 1〇17厘米_3,厚度 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4 8及1 0之 體 覆 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^---------線 ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 _____B7____ 五、發明說明(10) 1 · 0械米)於一 η型鎵坤基材1 1上。再者,在諸層頂部上, 一 ρ型(鋁乂鎵1-x)y銦Ny磷(OSxSl,OSyd)中間層1 5 (例如X = 0·4,y = 0·97(與鎵砷之晶格匹配率Aa/a大約_3.3%),鋅載 體密度:1 X 1018厘米·3,厚度:〇1微米)及一 p型(鋁X 鎵卜Jy銦l-y磷,OSySl)電流擴散層16(例如X = 〇·〇, y = 1·0,鋅載體密度:3 X 1〇18厘米-3,厚度:7.0微米).依 序生長,應该注意的是,上述層係以大約7 3 〇 °C生長溫度 生長。P过後,P型電極1 7 (例如金_鋅)及一 η型電極 1 8 (例如金-鍺)以沉積製成,ρ型電極1 7例如處理成圓 形,此L E D即完成。 主動層1 3、下覆層1 2及上覆層丨4與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之絶對値爲0.25%以下,電流擴散層1 6與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲0.25%以下。 * f ; 在此實施例中’一實驗先行進行以取得在晶體表面中觀 察到之晶體瑕疵及中間層與鎵砷之晶格匹配率△ a/a之間關 係,在此實驗中,中間層之晶格匹配率△ a/a係藉由改變 T Μ鎵、T Μ鋁、及T Μ錮之流動率以控制之,當[e D以上 述方法製造時,其係鎵、鋁、及銦之材料。對於中間層之 各晶格匹配率Aa/a而言,在晶體表面中觀察到之晶體瑕疵 數量係在晶體生長後測量之,結果如圖2所示。假設晶體 瑕疵爲圖3所示之小丘狀(突出之瑕疵)或凹狀瑕疵,且其 直徑尺寸爲0.5微米以上。 如圖2所示,每一LED在晶體表面中觀察到之晶體瑕疵數 量係爲20以下,該等LED係於中間層之晶格匹配率値爲 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(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, 471187 m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(11 ) - 在Kt施例中,根據實驗結果,p型(鋁x.i x)y銦Μ磷中 間層1 5之晶格匹配率Aa/a値係設定於_3.3。/(),即在-2 5❶/〇以 下之範圍内。在晶體表面中觀察到之晶體瑕疵數量可低於 未考量中間層晶格匹配率△ a/a値之習知l E D者,結果, 製成於P型(铭X鎵“乙錮一磷電流擴散層16上之p型電極J 7 之黏著性得以改善,藉以改善生產量。 (第二實施例) 圖4係一截面圖,揭示第二實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此LED係藉由MOCVD法,以大約1-2.5微 米/時之生長速率依序生長一 η型(鋁x.lx)G 51銦〇 49磷(o^xsi) 下覆層22(例如χ=ι_〇,矽載體密度:5χ1〇17厘米·3,厚 度:1.0微米)、一(鋁\鎵1^)()51銦()49磷(OUd)主動層23(例 如X = 0·3·,厚度:〇_5微米)、及一 p型(鋁x.l x)Q 51銦〇 49磷 (0SXS1)上覆層24(例如X = 1.0,鋅載體密度:5 X 1017厘米·3, 厚度:1.0微米)於一 η型鎵砷基材21上。再者,在諸層頂 部上,一15型(鋁;(鎵卜\\銦11磷(0乞5^1,(^}^1)中間層25 (例如X = 〇·4,y = 0.82(與鎵坤之晶格匹配率Aa/a大約 -2.3%),鋅載體密度:1 χΐ〇ΐ8厘米-3,厚度:〇1微米)及 一 ρ型(鋁,鎵1-4銦11磷(〇么^[,電流擴散層2 6 (例如 X = 0.0,y = i_0,鋅載體密度·· 3 χ 1〇18厘米-3,厚度·· 7.0 微米)依序生長,應該注意的是,上述層係以大約730°C生 長溫度生長。隨後,一 p型電極2 7 (例如金-鋅)及一 η型電 極2 8 (例如金-錯)以沉積製成,ρ型電極2 7例如處理成圓 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
471187 A7 ___B7___ 五、發明說明(12) 形,此L E D即完成。 主動層23、下覆層22及上覆層24與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲〇. 2 5 %以下,電流擴散層2 6與嫁鱗之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲0.25%以下。 在此實施例中,一實驗先行進行以取得在L e D操作電流 爲2 0毫安時之操作電壓及中間層與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之間關係,在此實驗中,中間層之晶格匹配率係 藉由改變TM鎵、TM鋁、及TM銦之流動率以控制之,當 LED以上述方法製造時,其係鎵、鋁、及銦之材料。對於 中間層之各晶格匹配率△ a/a而言,測量L e 〇之操作電 壓,結果如圖5所示。 如圖5所示,在中間層之晶格匹配率Aa/a値爲_3·2%以上 範圍内時,操作電壓上昇爲〇 · 5伏以下。 在此實·施例中,根據實驗結果,卩型(鋁<鎵4、錮Η磷中 間層25之晶格匹配率^a/a値係設定於_2·3%,即在以 下之範圍内。因此,不同於未考量中間層晶格匹配率 値之習知LED的是,在中間層25内之上覆層“介面處與 電流擴散層2 6介面處之操作電壓上昇可抑制至〇 · 5伏以 下,因此可製成一具有低電力損耗之led。 (第三實施例) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #> 圖6係一截面圖,揭示第三實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此LED係藉由M〇CVD法,以大^ι"_25微 米/時之生長速率依序生長一 n型(銘H南〇 49鱗,训 下覆層32(例如X = ι·〇,矽載體密度:5 χ ι〇1γ厘米3,厚 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 __B7_____ 五、發明說明(13 ) 度· 1_0械米)、一(銘j^1-x)G51銦。49石粦(〇2Χ<1)主動屬33(例 如χ = 0·3,厚度:0.5微米)、及一p型(鋁、鎵卜丄51銦u9磷 (OSxSl)上覆層34(例如X = 1.0,鋅載體密度:5 χ 1〇17厘米-3, 厚度:1.0微米)於一 η型鎵坤基材31上。再者,在諸層頂 部上,一ρ型(銘磷,Ο#。)中間層35(例 如X = 0.4,y = 0·9(與鎵砷之晶格匹配率大約 -2.8%),鋅載體密度:1 X 1〇18厘米-3,厚度:〇」微米)及 一?型(链X鎵1-X)y銦l-y磷(〇<χ5ΐ KySl)電流擴散層3 6(例如 X = 〇.〇,y = 1·0,鋅載體密度·· 3 X 10U厘米-3,厚度:7 〇 微米)依序生長,應該注意的是,上述層係以大約73 〇°C生 長溫度生長。隨後,一 p型電極3 7 (例如金-鋅)及一 η型電 極3 8 (例如金·鍺)以沉積製成,ρ型電極3 7例如處理成圓 形,此L E D即完成。 主動層33、下覆層32及上覆層34與鎵珅之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲〇·25%以下,電流擴散層36與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲0.25%以下。 在此實施例中,在考量第一及第二實施例之前先取得實 驗結果,圖7係一圖表,揭示第一及第二實施例之前之二 實驗結果。 如圖7所示,當中間層與鎵坤之晶格匹配率Aa/a値設定 於-3.2%與-2.5%之間時,LED操作電流爲20毫安時操作電 屢上昇可抑制至〇 · 5伏以下。此外,每一 L E D在晶體表面 中觀察到之晶體瑕疵數量可減低至2 0以下。 在此實施例中,根據前述實驗結果,p型(鋁χ鎵y嶙 -16- 本紙張尺度剌公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’裝-- ---- 訂---------線一 471187 A7 -------- 五、發明說明(Μ) 中間層3 5之曰曰格匹配率八仏値係設定於_2 8〇/〇,#在m 與_2·5%之間之範圍内。因此,在晶體表面中觀察到之晶。 體瑕症數量可低於未考量中間層晶格匹配率之習知 LED者,結果,製成於ρ型(銘X嫁a姻卜乂鱗電流擴散層w 上之p型電極37之黏著性得以改善,藉以改善生產量。再 者,LED之操作電壓上昇可降低,因此可製成一具有低電 力損耗之LED。 (第四實施例) 圖8係一截面圖,揭示第四實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此LED係藉由MOCVD法,以大約1-2.5微 米/時乙生長速率依序生長一n型(鋁η銦g Μ磷(〇^χη) 下覆層42(例如χ=ι,〇,矽載體密度:5χ10ΐ7厘米_3,厚 度:Κ0微米)、一(鋁X鎵1-χ)0·51銦0.49磷(0QS1)主動層43(例 如χ = 0·3,厚度:0.5微米)、及一 ρ型(鋁χ·ΐχ)〇 51銦〇 磷 (OSxSl)上覆層4 4 (例如X = 1.0,鋅載體密度:5 X 1〇17厘 米厚度:1.0微米)於一 η型鎵砷基材41上。再者,在諸 層頂部上’一卩型鋁乂鎵卜/^磷卜^“以’化^^”中間層 45(例如X =: 〇·2,y = 〇.〇4(與鎵坤之晶格匹配率大約 -3.4%),鋅載體密度:1 X 1〇18厘米-3,厚度·· 〇1微米)及 一p型(鋁,鎵卜丄銦^磷(OSxSl,OSyd)電流擴散層46(例如 X = 0.0,y = 1·〇,鋅載體密度:3 X 1〇18厘米-3,厚度:7.0 微米)依序生長,應該注意的是,上述層係以大約730°C生 長溫度生長。隨後,一 p型電極4 7 (例如金-鋅)及一 η型電 極4 8 (例如金-鍺)以沉積製成,ρ型電極4 7例如處理成圓 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 χ 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—------訂---------線4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 _______ B7 五、發明說明(15) 形,此L E D即完成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 主動層43、下覆層42及上覆層44與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲0.25%以下,電流擴散層46與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲〇·25%以下。 在此實施例中,一實驗先行進行以取得在晶體表面中觀 察到之晶體瑕疵及中間層與鎵砷之晶格匹配率△ a/a之間關 係,在此實驗中,中間層之晶格匹配率△ a/a係藉由改變 TM鎵、TM鋁、砷化氫(AsH3)及磷化氫(PH3)之流動率以 控制之,當L E D以上述方法製造時,其係鎵、鋁、砷及磷 之材料。對於中間層之各晶格匹配率八&/&而言,在晶體表 面中觀察到之晶體瑕疵數量係在晶體生長後測量之,結果 如圖9所示。 如圖9所示,每一 LED在晶體表面中觀察到之晶體瑕疵 數量係在·20以下,即中間層之晶格匹配率値在_26〇/〇 以下之範圍内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此實施例中’根據實驗結果,P型(鋁1鎵^\銦磷中 間層4 5之晶格匹配率Aa/a値係設定於_3,4%,即在-2·6%以 下之範圍内。在晶體表面中觀察到之晶體瑕疵數量可低於 未考量中間層晶格匹配率△ a/a値之習知l E D者,結果, 製成於p型(鋁X鎵“:^銦^磷電流擴散層46上之p型電極47 之黏著性得以改善,藉以改善生產量。 (第五實施例) 圖1 0係一截面圖’揭示第五實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此LED係藉由MOCVD法,以大約1-2·5微 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 B7 五、發明說明(16) 米/時之生長速率依序生長一η型(鋁\鎵^)() 51銦0 49磷(〇么<1) 下覆層5 2 (例如X = 1 ·〇,矽載體密度:5 X 1017厘米,厚 度:1·0微米)、一(銘χ鎵磷(OSxU)主動層53(例 如X = 0.3,厚度·_ 〇·5微米)、及一p型(鋁乂鎵卜丄51銦〇 49磷 (OSxSl)上覆層5 4 (例如X = 1 ·〇,鋅載體密度:5 X 1017厘 米3 ’厚度·· 1.0微米)於一 η型嫁坤基材51上。再者,在1諸 層頂部上’一卩型鋁乂鎵丨/七磷^^“^^:^以^”中間層 5 5 (例如X = 〇·4,y = 〇,3 8(與鎵砷之晶格匹配率z\a/a大約 -2.2%),鋅載體密度:1 X ίο1»厘米-3,厚度:〇 _ 1微米)及 一 p型(銘\鎵1-4錮11磷(〇^^1,Osyd)電流擴散層5 6(例如 X = 〇·〇,y = 1.0,鋅載體密度:3 X 1018厘米-3,厚度:7.〇 微米)依序生長,應該注意的是,上述層係以大約73〇°C生 長溫度生長。隨後,一 p型電極5 7 (例如金-鋅)及一 n型電 極5 8 (例b金-鍺)以沉積製成,p型電極5 7例如處理成圓 形,此L E D即完成。 主動層53、下覆層52及上覆層54與鎵坤之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲〇·25%以下,電流擴散層56與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲〇·25%以下。 在此實施例中,一實驗先行進行以取得在L e D操作電流 爲2 0毫安時之操作電壓及中間層與鎵坤之晶格匹配率 △ a/a之間關係,在此實驗中,中間層之晶格匹配率係 藉由改變TM鎵、TM鋁、砷化氫(AsH3)及磷化氫π%)之 流動率以控制之,當LED以上述方法製造時,其係鎵、 鋁、坤及磷之材料。對於中間層之各晶格匹配率八&^而 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) ----訂---------線' 471187 A7 五、發明說明(17) 言,測量LED之操作電壓,結果如圖n所示。 如圖Η所示,在中間層之晶格匹配率値爲^观以 上範圍内時,操作電壓上昇爲〇 · 5伏以下。 在此實施例中,根據實驗結果,㈣(銘射 間層5 5之晶格匹配率△ a/a値係設定於_2 2%,即在_3y 〇5% 以下之範圍A。因此,不同於未考量中間層晶格匹配率0 △ a/a値之習知LED的是,在中間層55内之上覆層54介面 處與電流擴散層56介面處之操作電壓上昇可抑制至〇5伏 以下,因此可製成一具有低電力損耗之lED。 (第六實施例) 圖1 2係一截面圖,揭示第六實施例做爲一半導體發光裝 置之LED結構,此LED係藉由M〇cvr^^,以大約^2,5微 米/時之生長速率依序生長一 11型(鋁 <鎵1^)0 51銦Q 49磷(〇QU) 下覆層62(例如X = 1_〇,矽載體密度:5 χ ι〇η厘米·3,厚 度.1,0械米)、一(銘X鎵1-χ)0·51銦0,49则OSxSl)主動層63(例 如x = 0_3,厚度:〇_5微米)、及一 p型(鋁χ鎵l·χ)()5l銦049磷 (OSxSl)上覆層64(例如x = 1.0,鋅載體密度:5 X 1〇17厘 米3 ’厚度:1.0微米)於一 η型鎵绅基材61上。再者,在諸 層頂部上,一?型鋁&鎵1^坤7磷11(〇<5^1,〇€7<1)中間層 6 5 (例如X = 〇 · 3 ’ y = 0 2 (與嫁石申之晶格匹酉己率△ a / a大約 2.82%),鋅載體密度:1 x 1〇18厘米·3,厚度:〇」微米)及 一 p型(鋁X鎵1-x)y銦w磷(OSxSl,0分<1)電流擴散層6 6(例如 x = 0.0,y=l.〇,鋅載體密度·· 3xl018厘米·3,厚度:7.0 微米)依序生長,應該注意的是,上述層係以大約730°C生 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(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 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471187 A7 -------B7______ 五、發明說明(18) 長溫度生長。隨後,一 P型電極6 7 (例如金-鋅)及一 η型電 極6 8 (例如金-鍺)以沉積製成,ρ型電極6 7例如處理成圓 形,此L E D即完成。 主動層63、下覆層62及上覆層64與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲0.25%以下,電流擴散層66與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲0.25%以下。 在此實施例中,在考量第四及第五實施例之前先取得實 驗結果’圖1 3係一圖表,揭示第四及第五實施例之前之二 實驗結果。 如圖1 3所示’當中間層與鎵坤之晶格匹配率△ a/a値設定 於胃3.05%與-2.6%之間時,LED操作電流爲20毫安時操作 電壓上昇可抑制至0.5伏以下。此外,每一LED在晶體表 面中觀祭到之晶體瑕疮數量可減低至2〇以下。 在此實施例中,根據前述實驗結果,p型鋁\鎵11砷7磷一 中間層6 5之晶格匹配率△ a / a値係設定於_ 2.8 2 %,即在 -3.05%與-2.6%之間之範圍内。因此,在晶體表面中觀察到 之晶體瑕疵數量可低於未考量中間層晶格匹配率Aa/a値之 習知LED者,結果,製成於p型(鋁X鎵銦η磷電流擴散 層6 6上之ρ型電極6 7之黏著性得以改善,藉以改善生產 量。再者’ LED之操作電壓上昇可降低,因此可製成一具 有低電力損耗之LED。 (第七實施例) 圖1 4係一截面圖,揭示第七實施例做爲一半導體發光裝 置之L E D結構’此L E D係藉由MOC VD法,以大約1 -2.5微 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 »· 471187 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明(19) 米/時之生長速率依序生長一 η型(鋁51銦〇 49磷(OQSl) 下覆層72(例如x = 1.0,碎載體密度:5 X 1017厘米,厚 度:U微米)、一(銘x.bJm銦〇,49磷((Kx<l)主動層73(例 如X = 0·3 ’厚度:〇·5微米)、及一p型(鋁乂鎵丨^ 51銦〇 49磷 (〇。€1)上覆層74(例如乂=1.〇,鋅載體密度:5乂1〇17厘 米_3 ’厚度:1.0微米)於一 η型鎵砷基材71上。再者,在、諸 層頂邵上,—ρ型(鋁乂鎵〗·*銦”磷㈧么^,叱%〗)第一中間 層7 5 (例如χ = 0·71,y = 〇·87(與鎵砷之晶格匹配率^a/a大 約-2·6%) ’ 一 p型(鋁X鎵1_乂銦丨1磷(θα。,oyua二中間 層76(例如x = 〇·2,y = 〇·94(與鎵坤之晶格匹配率△仏大 約·3_1%),鋅載體密度:J χ 1〇18厘米-3,厚度:〇」微米) 及一 Ρ型(鋁X鎵1-X)y銦1-y磷(kxn,hysl)電流擴散層77(例 如X = 0.0,y = U,鋅載體密度:3 χ 1〇18厘米·3,厚度: 7·〇微米)板序生長,應該注意的是,上述層係以大約73{r(: 生長溫度生長。隨後,一p型電極78(例如金—鋅)及一η型 電極79(例如金_鍺)以沉積製成,ρ型電極78例如處理成 圓形,此LED即完成。 主動層73、下覆層72及上覆層74與鎵砷之晶格匹配率 △ a/a之絕對値爲〇.25%以下,電流擴散層77與鎵磷之晶格 匹配率Aa/a之絕對値爲〇·25%以下。 在此實施例中,在考量第-及第二實跑例之前先取得實 驗結果,圖15係一圖表,揭示第一及第二實施例之前之二 實驗結果。 如圖1 5所示,當中間層與鎵坤之晶权 日曰格匹配率Aa/a値設定 (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) -裝--------訂---------線一 -22-
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471187 五、發明說明(2〇) 於-3.2%與-2.5%之間時,LED操作電流爲20毫安時操作電 壓上昇可抑制至〇 · 5伏以下。此外,每一 L E D在晶體表面 中觀察到之晶體瑕疵數量可減低至2 0以下。 在此實施例中,根據前述實驗結果,第一中間層7 5及第 二中間層7 6之晶格匹配率^a/a値係分別設定於_2 6〇/〇與 -3.1%,即在_3 2%與_2 5%之間之範圍内。因此,在晶體表 面中觀祭到之晶體瑕疵數量可低於未考量中間層晶格匹配 率Aa/a値之習知LED者,結果,製成於p型(鋁X鎵Η、銦h磷 電流擴散層77上之p型電極78之黏著性得以改善,藉以改 善生產量。再者,LED之操作電壓上昇可降低,因此可製 成一具有低電力損耗之L· E D。此外,由於此實施例中之中 間層係由複數層7 4、7 6組成,因此可減少,,刻槽,,出現於 第一中間層75與上覆層74之間介面處以及第二中間層76 與電流擴·散層7 7之間介面處,因此操作電壓可進一步降 低。 上述各實施例中,電流擴散層1 6、2 6、3 6、4 6、5 6、 6 6、7 7係由鋁鎵錮磷化合物半導體構成,其與鎵磷之晶 格匹配率Aa/a之絕對値爲〇·25%以下。惟,本發明並不限 於此組合,電流擴散層亦可由鎵磷化合物半導體構成。 本發明已説明於前,但是可知其具有多種變化方式,此 變化方式並未脱離本發明之精神範疇,習於此技者可理解 之諸此修改皆應包含於以下申請專利範圍内。 參考編號 , 11、21、31、41、51、61、71 : η 型鎵砷基材 •23- 本紙張尺度適用+國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) -------訂--------- 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 471187 A7 _B7__ 五、發明說明(21 ) 12、 22、32、42、52、62、72 : η 型(鋁χ鎵51 銦0 49磷下覆 看 13、 23、33、43、53、63、73 :(鋁乂鎵卜丄 51 銦0 49磷主動層 14、 24、34、44、54、64、74 : ρ 型(崔呂 χ鎵卜χ)。51銦〇 49嶙上 覆層 15、 25、35 : ρ型(鋁乂鎵^心銦丨巧磷中間層 16、 26、36、46、56、66、77 : ρ型(鋁乂鎵14)乂銦11 鱗電 流擴散層 17、 27、37、47、57、67、78 : ρ 型電極 18、 28、38、48、58、68、79 : η型電極 45、55、65 : ρ型鋁中間層 75 : ρ型(鋁乂鎵卜丄錮^磷第一中間層 76 : ρ型(鋁乂鎵卜丄銦”磷第二中間層 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)