TW511300B - N-type nitride semiconductor laminate and semiconductor device using same - Google Patents

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TW511300B
TW511300B TW090116263A TW90116263A TW511300B TW 511300 B TW511300 B TW 511300B TW 090116263 A TW090116263 A TW 090116263A TW 90116263 A TW90116263 A TW 90116263A TW 511300 B TW511300 B TW 511300B
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Yasunobu Hosokawa
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51130C A7 B7 五、發明説明（i ) 技術範疇 本發明係有關一種用於發光裝置例如LED(發光二極體） 以及LD(雷射二極體）、太陽能電池、光接收裝置例如光感 應器之電子裝置如電晶體及電源裝置之N型氮化鎵半導體 疊層，及使用該半導體疊層之半導體裝置。 背景技藝 晚近生產氮化物半導體作爲用於高亮度藍LED以及純綠 LED之材料，該等LED用於全彩LED顯示器、交通號誌、以 及影像掃描器等之多種光源。預期氮化物半導體於未來有 多項應用用途。 氮化鎵化合物半導體爲有展望性半導體材料，但其難以 製造其本體單晶。於目前情況下使用非均相磊晶技術，通 常其中氮化鎵型化合物半導體係使用金屬有機化學氣相沉 積（MOCVD)生長於輔助基板，例如藍寶石基板或碳化矽基 板上。特別於使用藍寶石基板之例，使用之處理爲其中A1N 或GaN製成的緩衝層係於約600°C之低溫形成於藍寶石基 板上，以及然後氮化鎵化合物半導體生長於其上。 但對使用氣相沉積製成的氮化鎵化合物半導體層而言， 極爲難以控制晶體的生長，以及於量產期間達成穩定良好 的結晶性。因此當氮化鎵化合物半導體層生長於多片晶圓 上，有不少晶圓其上出現大量凹坑，換言之缺陷晶圓。 完成本發明俾解決前述問題。本發明之目的係提供一種 N型氮化物半導體疊層，其可以高良率製造裝置，以及使 用該半導體疊層之半導體裝置，其具有絕佳效能例如靜電 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 51130Γ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 耐受電壓。 發明揭示 (發明概要） 本發明之N型氮化物半導體疊層之特徵在於包本 板，一片AlaGai.aN (0.05gaS08)製之緩衝層其:基 基板表面上，以及一層…患焉彳卜彡 、7成於 層上。 …而鼠化物+導體層其係形成於緩衝 較佳係由 AlaGai_aN(〇.lgag〇5)製成。 η端氮化物半導體層較佳包括未經攙雜的A、％ 形成於緩衝層上，以及含„型雜質的n型接觸 ：： 未經攙雜的AlbGaUbN層上。 ’、7成於 本説明書中「未經挽雜」—詞表示未經蓄 ^ 雜質並非蓄意攙雜，則其中雜質係來自於鄰近層 =或：材料或設備冷染，而混合入雜質層稱作爲未 層。由於擴散而混入該層的雜質於該層内可具有濃 較佳η端第-多層膜可形成^型接觸層上 雜的底層。 匕枯禾經攬 :端第-多層膜更佳包括—中層其攙雜㈣ 於未經攙雜的底層上。 W & & η端第一多層膜更佳包括未噔撸 雜有η型雜質中層上。L攙柄頂層’其係形成於挽 η型接觸層較佳厚度係、大於_η型雜質攙雜的中層斤度， 該雜質係含括於η端第一多層膜。 曰丁又 先 閲 讀 背 5 項 再 填 寫 訂 線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS( A7 五 、發明説明（ Β7 :::雜的頂層較佳具有厚度係小於層膜 <未經攙雖底層厚度。 〇.it^%6'AlbGai'bN^^ (0.001. b, :型f觸層較佳具有厚度於6至20微米之範圍。 升使用本*明〈氮化物半導體疊層製造裝置靜電耐 刑〒 2此根，本發明也提供一種半導體裝置，包含η ::'導验璺層’該半導體疊層係經由疊層η端氮化物 =氮化物半導體層，且有主動層插置於其中 ^ 乂錢衝層係由 A1aGa“N (0.05 s as 〇·8)製成。 ^-ii^l!AIaGai'aN (〇*lgag〇*5)^^ ^ 導把層了生長成具有良好結晶性。 -二動2佳：由IncG、N(〇<c<1)製成’n端氮化物半導 :層較佳進一步包含形成於n端第-多層膜上的η端第二多 β胺’心而弟二多層膜係經由疊層(〇<扣，仏） 形成的第-氮化物半導體層以及WGa』， 線 形成（第二氮化物半導體層製成。 圖式之簡單説明 經 濟 部 中 央 標 準 為 Μ 消 費 合 作 社 印 製 、前^其它本發明之目的及特色由後文較佳具體實施例 〈況月參照附圖將顯然易明，各圖中類似的部 似的參考編號以及附圖中： 不不；九、 圖I爲根據本發明之第一具體實施例之氮化 置之示意剖面圖， ψ月豆表 圖2顯示改變緩衝層鋁的比例測量得 几数目的咭果， -6 -本紙银尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）
51130C A7 B7 五、發明説明（ 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖3 _不改變緩衝層的鋁比例測量得P型接觸層表面粗度 結果， 圖4爲根據本發明之第二具體實施例之氮化物半導體裝 置之示意剖面圖， . 圖5爲實例4雷射裝置結構之示意剖面圖。 較佳具體實施例之詳細説明 本案係基於於曰本提出申請的申請案第200 1- 1 55577， 2000-20 134 1及2〇〇1-27070號，其内容以引用方式併入本文 。後又將參照附圖說明根據本發明之具體實施例之氮化物 半導體裝置。 弟一具體貫施例 圖1爲根據本發明之第一具體實施例之氮化物半導體裝 置之示意剖面圖。 本發明之氮化物半導體裝置非僅限於後文説明之具體實 施例4裝置。可引用任何包含AlaGai aN (〇 〇5 S 〇·8，較 佳0 · 1 == a S 0 · 5)製成的緩衝層於基板表面以及氮化物半導 體層於緩衝層上之任何氮化物半導體裝置。 例如圖1所示第一具體實施例之氮化物半導體裝置2〇包 含基板1，於基板1表面上以此種順序循序沉積缓衝層2、未 經攙雜的AlbGa^bN層3、含n型雜質的11型接觸層4、n端第 夕層膜5、η端第一多層膜6、多重量子井結構之主動層7 、超晶格結構之ρ型謾套層8、以及含ρ型雜質之ρ型接觸層 1 0。進一步，第一具體貫施例之氮化物半導體裝置2 〇包含η 電極12於η型接觸層4及ρ電極η於ρ型接觸層。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝· 訂 線
31130C Α7 Β7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 後文將說明根據第一具體實施例之氮化物半導體裝置2〇 之各個元件。 、於氮化物半導體裝置20,基板丨可採用藍寶石基板形式且 王面以C-、R-或A-面表示，例如尖晶石（MgAl2〇4)製成之絕 緣基板，或例如SiC(包括6H、4H或3C)、Si、ZnO或GaAs 製成之半導體基板。 形成於基板1之緩衝層2係由通式AlaGai aN (〇 〇5 ^ a $ 〇·8)’較佳AlaGai_aN (0.1SaS〇.5)表示之氮化物半導體製 成。緩衝層2作爲底層，於其上方形成具有較少凹坑的未經 攙雜之AlbGa^bN層及其它各層。 對包含AUGa^aN製成的緩衝層2及半導體裝置2〇，變更 A1、a的比例，以及測量p型接觸層i 〇表面上每單位面積的 凹坑數目（容後詳述）。圖2顯示當A卜a比例爲0(GaN)時， 於凹坑數量爲1之案例的凹坑數目比（標準化結果）。 圖2顯示當鋁含於AlaGa^N缓衝層2(a不小於〇·〇5)時，於p 型接觸層1 0表面觀察得的凹坑數目顯著減少。 若各層係於有大量凹坑的晶體層上磊晶生長，則此種缺 陷傳播入生長層。如同本具體實施例，未經攙雜的 AlabGaNbN層3可形成於含鋁緩衝層2上，且具有良好結晶性 (a不小於〇 · 〇 5)。此外，暸解接觸層4、η端第一多層膜5、n 端第二多層膜6、主動層7、ρ型護套層8以及攙雜ρ型雜質之 Ρ型接觸層1 0分別以良好結晶性形成。 下表1顯示靜電耐受電壓特性結果，該特性係使用包含緩 衝層2具有前述Α卜a比例爲〇·25之半導體裝置（後述實例2) -8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ^11300 A7
以及包含GaN製成的緩衝層之半導體裝置（後述比較例。評 估。表1顯tf當不高於5〇〇伏的正向靜電壓及逆向靜電壓於 200 PF及0 Ω施加時被故障之故障裝置比（缺陷物項比）。、 表1 正向靜電壓 逆向靜電壓 實例2 2.7% 8% 比較例2 22.3% 47.6% 表1頰TF對包含含鋁緩衝層2之半導體裝置，如同本具體 只犯例比較包含不含鋁緩衝層的半導體裝置，於正向靜電 壓及逆向靜電壓不超過500伏時故障之故障裝置比（缺陷二 項比），因此於製造及處理期間可減少缺陷物項的發生。 圖3顯不於半導體裝置改變A丨aGai_aN緩衝層之鋁比例測 量得的P型接觸層10表面粗度結果。用於測量的半導體裝置 係以後述實例1之相同方式製造，但AlaGai-aN緩衝二=銘= 例變更。P型接觸層丨0表面粗度係經由以原子力顯微鏡 (AFM)測量層10 10微米xl〇微米區域表面狀態以及經由= 算粗度的均方根（RMS)獲得。 如圖3所π，比較包含緩衝層其中鋁比例爲〇之半導體装 置，P型接觸層10之表面粗度隨著鋁比例的增加而增加。p 型接觸層1 0表面使用光學顯微鏡觀察。任何半導體裝置+ 表面狀態皆爲任何差異，於鋁比例爲〇.丨至〇.4單位未見任何 粗糙高點。當鋁比例超過0·4時開始觀察得少數粗糙高點y 當鋁比例超過〇 · 5時，明白觀察得表面不均勾。 裝 訂------線 cr先閲讀背面之注意事項再填寫本頁；} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -9- 大此AlaGa“N緩衝層2的A1、&比例較佳爲〇〇5^ u u 更佳爲〇 ·1 S a $ 0 ·5。具有此種組成的緩衝層2係形成於基 ^上’後逑各氮化物半導體層係生長於緩衝層2上，結果可 疊層具有少數凹坑的氮化鎵化合物半導體層。 …右、k衝層2厚度控制於0 002至〇·5微米範圍，且氮化物半 導體可以良好#晶性生長於緩衝層2上。緩衝層2厚度較佳 才二制万；0.005至〇·2微米及更佳〇 〇1至〇 〇2微米之範圍。缓衝 層2的生長溫度較佳係控制於2〇〇至9⑻。c更佳4⑼至8〇〇 、、範圍原Q在杰若可形成具有良好多晶的緩衝層，則與 該多晶作爲籽晶，具有良好結晶性的氮化物半導體可生長 於緩衝層2。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 於氮化物半導體裝置20，未經攙雜的AlbGai_bN (〇 s b〈 i) 層3表示未攙雜n型雜質生長層。當未經攙雜的 3生長於緩衝層2時，未經攙雜的AibGai_b_3的結晶性： 好。此外例如生長於未經攙雜AlbGai_bN層上的η端接觸層4 之各層具有良好結晶性。未經攙雜的AlbGai bN層厚度不小 於0.01微米，較佳不小於〇5微米更佳不小於丨微米。只要厚 度合乎規格，則η端接觸層4以及形成其上之各層可以較佳 結晶性生長。雖然未經攙雜的八丨山〜山層3的上限並無特 殊規定因而獲得本發明的效果，但其上限可經由考慮製造 效率等適當控制。若未經攙雜的AlbGaibN層3上限係控制 爲未經攙雜的AlbGa1-bN層3、η型接觸層4以及η端多層膜5 總厚度係於2至20微米之範圍，可提高靜電耐受電壓。特別 當未經攙雜的AlbGaNbN層3係由AlbGaUbN (b>0)製成時，更 ^113〇c 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（^ 佳b値係小於AiaGaiaN緩衝層2之鋁比例& 而大於
IneAlfGai.e-fN(0“，〇仏e + fg υ製成的，接觸層*之鋁 比例f (b>f) ’ b値係於〇.〇〇 i s b各〇·}之範圍。如此銘比例係 以AlaGaNaN緩衝層2、·未經攙雜的八“^丨…層3以及n型接 觸層4的疊層比例循序降低’結果導致未經攙ς的 AlbGai — bN層3也可作爲緩衝層。'藉此可減少各氮化物半導 體層凹坑數目。此處未經.攙雜的AlbGai b_ 3係由⑽製成 ’其厚度較佳不小於L5微米。它方面，若未經挽雜的 AlbGa|-bN層3含鋁（b>0)，則其厚度較佳係於〇.丨微米至〇.5 微米之範圍。若厚度以此種方式縮小，則可縮短裝置製造 時間而'可提升製造效率σ 於SI化物半導體裝置20，包括η型雜質之接觸層4包括η 型雜質濃度不低於lxio17/立方厘米，較佳不低於3xl〇U/立 方厘米及更佳不低於5x1〇18/立方厘米。％此若—接觸層^ 此万式以大量攙雜η型雜質，則於氮化物半導體裝置2〇爲 led裝置之例，Vf(正向電壓）可降低；以及於I化物半導體 裝置20爲雷射裝置之例，閾値可降低。當雜質濃度背離所 述範圍時，vf較不易降低。第一具體實施例中，由於n型接 觸層4包括小量比·型雜質，且係'形成於具有良好結曰^性 的未經攙雜的AlbGa|-bN層3上，故甚至含括大量濃度η型雜 質的η型接觸層4仍可以良好結晶型形成。雖然η型接觸層4 之η型雜質濃度上限並無特殊限制，但濃度較佳不高^於 5χΐ〇21/立方厘米，俾保有作爲接觸層功能。雜質濃度可使 用各種測量方法例如二次離子質譜術（SIMS^^量。 -11 本纸張尺度家標準（CNS ) ( 210x7^^" 批衣 訂 务 (·請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 /^^4^^^AlfGai.e.fN (〇,e，〇Sf,e + fsl) 、材料製成。1^型接觸層較佳爲_或Ai々aifN (f不大 於〇·2)製成，俾稽得且古私 侍八有較少晶體缺陷的氮化物半導體厣 電極係形成於-接觸層4上表面，故η型接觸層4厚； ::=二·二至2°微米更佳係於1至Μ微米之範圍，俾降低η 土接觸層4電阻以及發光裝置Vf 〇 、η型接觸層4厚度上限較佳係控制於下述範圍，讓未 雄的AlbGai_bN層3、—接觸層斗及η端第一多層膜5總厚度 馬2至2〇微米。除了緩衝層2組成外，氮化物半導體裝置2〇 包括與凹坑的產生有密切關係的數層。此等層分別爲未祕 攙雜的AlbGai-bN層3、接觸層4及η端多層膜$，皆係= 成於緩衝層2上，且各層3、4、·5總厚度影響凹坑的屋生。 s 緩衝層 2係由 AlaGa^aN (〇.〇5 g ag 0.8，更佳 〇」g 〇 5) 製成時，以及層3、4、5總厚度係於2至2〇微米範圍日變 成可有效減少出現於氮化物半導體各層的凹坑數目。若層^ 、4、5總厚度係於4至20微米之範圍則可進一步減少凹坑數 目。就氮化物半導體裝置20内部產生熱量的有效散熱二及 降低Vf而言，進一步較佳層3、4、5總厚度係於6至2〇微米 <範圍。若η端第一多層膜5 (容後詳述）具有相對較大戶产 ，則可刪除η型接觸層4。 卞又 .η端第一多層膜5包含三層包括由基板丨算起之未經攙雜 底層5a、攙雜η型雜質中層5b及未經攙雜頂層、。本具俨L 施例中，η端第一多層膜包括底層5a至頂層&以外的任其 它層。η端第一多層膜5係接近主動層，或可形忐 y 7插置於 請 先 閲 讀1 背 5 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 訂 線 -12- ^ll3〇c A7 B7 10 五、發明説明（ 該的其它層。如同第-具體實施例1, η端第 广5形成於η端區，結果可增加光輸出以及靜㈣ 底層=頂層5C可由具有多種組成表 '=厂」，。如)之氮化物半導體製成，且較佳爲_製成 …多層膜5各層組成係與其它層的组成相同或相異 本具:豊實施例中，n端第—多層膜厚度較佳爲1 75至1 2_ 立夭，更佳爲1 000至1〇〇〇〇埃最佳 最理想一提升靜電::電：一 ^ 端第「多層膜5厚度係控制爲前述範固；進一步，n 訂 戶# i. : 3挺5未工擾^的GaN層3以及〇型接觸層4總厚 ^係控制於前述2至2〇微米之範圍，此處可提升靜電耐受電 線 經 濟 部 中 央 標 準 員 工 消 費 合 社 印 製 η端第—多層膜5厚度經由調整底層5a '中層^以及好 厚度可控制於前文載明的較佳範圍。雖然組成η 二:夕層膜5之底層5a、中層5b以及頂層化各別厚度下限 並:特殊限制，但其厚度控制如下。因對各種裝置效能產 生衫響的程度隨著於n端第—多層膜之底層&、中層外以及 頂層5c位置各異，但特別需考慮涉及裝置效能的各層特性 :因此任二層厚度固定，另一層厚度步進式變化，俾測量 良好厚度範圍，相對於彼此調整"端第一多層膜 某些情況下，含括於11端第一多層膜5之各層不會以孤立 13- ‘尺度適用中國國豕標準（CNS ) 規格（2⑴X29?公餐） 51130C A7 __B7 五、發明説明（U ) 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 方式直接影響靜電耐受電爆，和夂s 兒塋但各層組合成爲η端第一多層 膜5,結果導致整體裝置特性提升。特別，各層組合成爲η 端第-多層膜俾大爲增進發光輸出以及靜電耐受電壓。唯 有於η端多層膜5之各層被疊層且裝置製造後才可獲得此種 效果。各層厚度將於後文具體説明。將摘述裝置特性隨厚 度變化的趨勢。 未經攙雜底層5a厚度爲1〇〇至1〇〇〇〇埃，更佳5〇〇至8刚 埃及更佳1000至5_埃。靜電耐受電壓隨著未經攙雜底層 5a厚度的逐漸增厚而增加。ν；Π4升至約1〇〇〇〇埃。它方面， Vf隨著厚度的縮小而降低，但靜電耐受電壓大減。當厚度 小於⑽埃時，良率傾向於隨著靜電耐受電壓的降低而下降 。由於瞭解展層5a具有改善含„型雜質之n端接觸層4結晶度 減低的影響的功能，或由有效方法此種功能之觀點視之， 底層5a較佳厚約5〇〇至約8〇〇〇埃。 中層5b厚度較佳係小型接觸層4厚度，且爲5〇至1〇⑻ 埃，較佳100至500埃及更佳15〇至4〇〇埃。攙雜n型雜質的中 層5b具有提高載子濃度以及相對提升發光輸出的功能。不 含中層的發光裝置具有發光輸出係低於含中層裝置的 輸出。 Λ 相反地，若攙雜η型雜質之中層5b厚度超過1〇〇〇埃，則發 光輸出降低。由僅靜電耐受電壓觀點視之，若中層U厚度 厚，則可提升靜電耐受電壓。相反地，若中層厚度小：二 埃，則靜電耐受電壓小於厚度不小於5〇埃的案例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·
、1T 線 未經攙雜頂層5c厚度較佳小於未經攙雜底層5a厚度爲25 -14 -
A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（12 ) 至1000埃’較佳25至500埃及更佳25至15〇埃。I經攙雜頂 層兄係形成爲蛾鄰於主動層，於n端第一多層膜5内部或形 成於最接近王動層以防止漏電流。厚度小於25埃之頂層^ 無法有效防止漏電流的增加。若頂層5c厚度超過ι〇〇〇埃， 則Vf增高’靜電耐受電壓降低。 如此發現裝置特性容易受底層5a至了貢層54別厚度變化 的5V喜底層5 3 土頂層5 C各自的厚度係控制成讓各種裝置 特性間的平衡改良，特別當底層5a、中層&及頂層九組合 時’發光輸出及靜電耐受電壓改良。 構成第一多層膜5之各層的組成可以ΙησΑ1 表示。其中—層的組成以其它各 1组= 同或相異。但構成第一多層膜5之各層較佳係由組成含小量 比例姻及銘之材料製成，更佳爲GaN或AlhGai_hN製成及最 佳由GaN製成，俾改善結晶度及降mVf。當n端第一多層膜 5係由AlhGai-hN製成時，h視需要可控制於(^^丨之範圍。 較佳降低鋁比例俾改善結晶性及降低Vf。 攙雜於第一多層膜5之中層5b之η型雜質量較佳不低於 3xl018/立方厘米，及更佳不低於5χ1〇ΐ8/立方厘米。攙雜於 第一多層膜5之中層5bin型雜質量較佳爲sxio2!/立方厘米 。只要攙雜量不大於規定上限，則可形成具有相對優異結 曰曰性的中層5 b ’且可減少v f而未降低發光輸出。n型雜質包 括IVB及VIB族元素例如Si、Ge、Se、S、〇及Si等，以Si、 Ge及S爲佳。若主動層形成於第一多層膜5上，則毗鄰於第 一多層膜5主動層之頂層5c例如係由GaN製成，俾便頂層5ς 批衣------1T------線 % * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15-
51130C A7 B7 13 五、發明説明（ 可作爲主動層的阻擒層。換言之，η端第一多層膜5之她鄭 其它各層的底層5a及頂層5c不僅可作爲n端第一多層膜5之 -部分’ @時也可關聯毗鄰層扮演另一角色。本具體實施 例中：替代η端第—多.層膜5，可形成非多層結構的單一未 經攙雜層。單—未經攙雜層miIngAlhGai.g.hN (0 s g<l，0Sh<l)表示之氮化物半導體製成，由結晶性及降低
Vf觀點視之，較佳係由含小量_銦及铭之氮化物半導體 ’及更佳係由GaN或AlhGai.g.hN製成；以及最佳係、由_製 成。於单一未經攙雜層係由AlhGai g hN製成之例，h可視需 要控制於〇gh<丨之範圍，且因銘比例愈小則結晶性及…愈 佳，故以其中減例較小的氮化物半導體爲佳。如此並中 形成單-未經攙雜層的裝置顯示靜電耐受電壓比，其；形 成η端多層5之裝置的靜電耐受電壓略低，但比 士 之靜電耐受電壓更高。包本單一未娘擔、 ^ 尺门匕口早禾經攙雖層的裝置之靜電 耐受電壓以外的其它特性，幾乎完全與包含㈣多層膜5之 裝置之特性相同。單一未經攙雜層厚度較佳爲1〇〇〇至3_ 埃俾實現較佳裝置特性，但非具有排它性限制。 本具體實施例中，η端第二多層膜6係經由叠層含銦之第 -氮化物半導體層，以及具有與第一氮化物半導體層不同 组成的第二氮化物半導體層形成。第_及第二氮化物半道 體層數目可爲-或多層’而該等層總數最小値爲三或㈣ 爲四或四以上。 於η端第二多層膜6 ’第一及第二氮化物半導體層裝置至 少-者厚度不大於_埃，.較佳不大於7，，及更佳不大於 -I------ -^I I I I I 丁— — _ I _ I 篆 % Γ請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -16- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C 五、發明説明（ :〇埃。於η端第二多層膜6，更佳兩層厚度不大於】。。埃，較 不大於'及更佳不大於5〇埃。如此厚度小，因而η端第 二多層膜6係呈超晶格結構，因此多層膜具有絕佳社晶性 該結晶性足夠提高裝置的輸出能力。 一〖生 例如由第一及第二氮仆私、上 100垃而系 虱化物+導體層之一之厚度不大於 100埃，而另一層具有較女焊泠 厚度可小於彈性應變限度，：而且二：、2:%的薄層層 成於薄層上的另一厚芦可且有:：艮、、结晶性’結果形 子層了具有艮好結晶性。因此多 fa具：絕佳結晶性可提高裝置的輸出能力。、 Z第：及f二氮化物半導體層二者厚度不超過100埃，則 弟及第一亂化物半導體層可具有厚度小於彈性應變限度 :因此比j第一及第二氮化物半導體層具有大型厚度之： 以及比較弟一及第二氮化物半導體層具有厚度不大於_ :矣：例，可生長具有較佳結晶性的氮化物、半導體。此處比 及广—11化物半導體層之厚度不超過70埃，n端第二 夕曰膜6厚度係万；超晶格結構範圍，故n端第二多層膜$具有 更佳結晶性。當主動層形成於此種η端第二多層膜6上時，η 端弟山二/ 一層膜6作爲緩衝層，故主動層具有絕佳結晶性。 f第夕層膜6可形成爲遠離主動層7,最佳形成爲直接 接觸主動層7。原因在於其中n端第二多層膜係形成爲接觸 王山動層的發光裝置的輸出能力提高之故。於圖1所示，此處 α而第一夕層膜6形成爲接觸主動層7，保持接觸主動層7 i 最初層組件（井或阻擋層）的氮化物半導體層之一，可爲第 一氮化物半導體層或第二氮化物半導體層，如此可任意遂 木纸張尺賴财國^準（CNS ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 -17- 五、發明説明（ 15 經濟部中央標準局^.貝工消費合作社印製 擇於η端第二多層膜6之各又，耗於®!，η端第二/二 +㈣層的4層順序。 7，彳H7刑斤 夕^膜6係形成爲直接接觸主動厣 7，但η型氮化物半導體製造之 人—：王動層 6與主動層7間。形成 "万;η场弟-多層膜 .^ , 而罘一多層膜6與主動層7間之η刑 =物，豊製成的層較佳係由GaN組 ς電耐觉山電壓，以及提高裝置的輸出能力。 … 化物半’弟一氮化物半導體層係由含銦的氮 "製成’較佳馬三元混合晶體以下式表示： 至lr<k<1) ’其中x較佳爲不大於G·5及更佳係於ο.1 、·〈乾圍。原因在於k過大可能劣化靜電耐受電壓，或 匕：：把棱问Vf。冗方面’第二氮化物半導體層可由任 適田氮化物半導體製成，但後者係與用於第一氮化物半 體層的半導體不同。但爲生長具有絕佳結晶性的第二氮 物半導體層，較佳生長具有帶隙能高於第一氮化物半導 層之二元或三元混合晶體氮化物半導體InmGai_mN㈢ 。，：’，但非具有排它性限制。更佳生長氮化鎵。含括 於η端第二多層膜6之第一及第二氮化物半導體層的比例 後述較佳係小於主動層7比例。此處具有此種組成之η端 二多層膜6係形成於緩衝層2與主動層7間，出現於各氮化 半導體層之凹坑數目減少，表面形態改良俾鬆弛内部應 。「組成不同」表示例如組成氮化物半導體之元素（例如 元或二元混合晶體元素種類卜元素比例或帶隙能等不同 若選用氮化鎵作爲第二氮化物半導體層材料，則可形成 有絕佳結晶性的多層膜。例如InkGaNkN (〇<k<l)用於第 k 何導 化 體 如第 物 變 具 私衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線 -18- ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 ,In 1— I m 111 -
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 鼠化物半導ft層以及Inm 氮化鎵用於第二氮化物半導體層(:了二料:二且較佳 In如·kN(其中k不大於05)用佳材枓的組合。使用 氮化鎵用於第二氮化物半導體層爲;^^«層’以及 弟-及第二氮化物半導體層中之 且口。 以n型雜質攙雜(前者稱作「_播v 者可未經攙雜或 ，第-及第二氮化物4體:::=。爲了提升結晶性 變攙雜;或第-及第二氮化物半導二未'?雜’但可經調 第-氮皆以，質攙雜、則於 體層雜質濃度相異。 '很度可與弟二氮化物半導 狀態稱作：調：:：半導體層中之任-者以η型雜質攙雜 攙雜提升/…」。裝置的輸出能力可使用此種調變 較:圭？二族及VI族元素例 過二；或厂7綱_ “二立万厘米’且較佳不超過…〇20/立方厘米。若雜 二 =Γ°ν立方厘米’則氮化物半導體層結晶性將 的調變::低。類似的説明同等應用於多層膜整體 多個量子井結構的主動層7係由含銦及鎵，較 υ之氮化物半導體製成。主動層較佳未經攙雜（未添 /貝）’但可攙雜„型或ρ型雜質，故可獲得強力帶至帶發 先且半寬度峰値縮有。主動層7可攙雜雜質或ρ型雜質之 丨裝------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線
本紙張尺度適( CNS ) Α4ί^7 210X297公釐） ^yjyj 五、 發明説明（ 17 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 、 者或一者‘主動層7攙雜η型雜質時，帶至帶發光強 又可比未經攙雜的主動層7進一步增加。它方面，若主動層 毚推Ρ 土 4貝，則可將波長峰値朝向比帶至帶發光的波長 峰値低約0.5電子伏特的能階位移，但半寬峰値增加。若主 # & 乂 n J及Ρ型雖質二者攙雜，則可進一步提高僅以ρ型雜 貝攙骓的王動層發光強度。特別若形成以口型攙雜劑攙雜的 王動層，主動層較佳經由攙型攙雜劑例如Si而具 iy, ^ , . ^ J 土 ^ 。爲了生長具有良好結晶性的主動層，主動層較佳 未以雜質攙雜換言之未經攙雜。 ，於第-具體實施例，當主動層形成於單一量子井結構時 心匕幸又於夕量子井結構的主動層，發光輸出略低但靜電耐 雙電壓幾乎相等。 、 ^於多量子井結構形成主動層7之阻擋層及井層將說明如 後。阻擋層例如爲氮化鎵製成以及井層，例如爲未經攙雜 :〇·3π“.65Ν製成。主動層7可始於井層而終於井層，或始 ^層而終於阻擋層。另外，主動層7可始於阻擋層而終於 =擋層，或始於阻擋層而終於井層。井層厚度調整爲不大 :⑽埃，較佳不大於70埃及更佳不大.於5〇埃。雖然並血特 歹限制’井層厚度下限係對應於單_原子層厚度且較佳不 展、於1〇埃二若井層厚度大於100埃，則輸出將難以降低。多 ‘：：〈弟一層換言之最接近η端第二多層膜6之井層爲矽 二g ’而其它井層爲未經攙雜層結果導致Vf降低。矽攙 :I不大於5Xl〇2,/立方厘米及較佳不大於1χΐ〇2〇/立方厘 米。 -20- M 氏張(ΙΓ〇;7 公羞丁 批衣1Τ.^ 0 Γ 請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 511300 A7 B7 五、發明説明（ 18 =，：撑層厚度調整至不大於2_埃，較佳不大於 大於鴻埃。雖然並無特殊限制，但阻播層 二係對應於單—原子層厚度且較佳不小於埃。若 度係落入前述特定範圍則可增加輸出。主動層7 度可由裝置例如對裝置等的期望波長觀點，以及經由 :阻fit井層疊層順序及數目決定，但非排它地囿限 ::右㈣弟-多層膜6形成爲接觸主動層7，貝J組成多層 膜^矣觸主動層7之氮化物半導體層可用作爲主動層的第 層或阻擒層)。若„端第一多層膜係形成於接觸主動 未形成η端第二多層膜6，貝“端第一多層膜6頂層& 可用作爲主動層7之第一層（井層或阻擋層）。 訂 以P型雜質攙雜的p型護套層8係形成於主動層7上。p型護 套層8可呈多層構造（超晶格結構）或單層構造。首先多層往 構（超晶格結構）之p型護套層8，其爲”多層膜説明如^ 後又多層膜之p型護套層稱作爲多層p型護套層。 線 多層P型護套層可藉疊層含銘第三氮化物;導體層以及 具有與第三氮化物半導體層不同組成的第四氮化物半導袖 層形成，其中第三及第四氮化物半導體層中之至少 由P型雜質攙雜。 ” 經 濟 部 t 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 第三氮化物半導體層較佳係由含鋁氮化物半導體，更佳 爲AlnGa^N (0<ng 1)製成。第四氮化物半導體層較佳係由 二元混合晶體或三元混合晶體，例如AipGai pN⑺^ p < 1 n>p)及InrGai.rN (OS rS 1)之氮化物半導體製成。若p刑望 套層8係呈前述包含第三及第四氮化物半導體層的夕 曰 夕層月吴 -21 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 19 19 五、 發明説明（ 娜=則p型多層膜之铭比例表示平均値。第三氮化物半導 禮層可馬不含鋁、氮化鎵之氮化物半導體製成。此種情況 下可提升結晶性且可簡化製造設備。 右P」谩套層8係呈超晶格結構，貝彳p型護套層8之結晶性 良％阻率降低伴隨著Vf下降。攙雜於p型護套層8之p 型雜質可選自以及„B族元素例如Mg、&、〜及^組成的 疾群且較佳選用鎂或鈣。 其次於下部說明以P型雜質攙雜的p型護套層8爲 t 1 -tN (0 = 1 g 1)製成的單層案例。後文中單一薄膜組成 P型i曼套層稱作爲單膜P型護套層。 單膜P型護套層8爲前述AltGa|tN (〇st^ υ製成的氮化 物半導體層。若單膜ρ型護套層不含鋁，則輸出略減，但靜 電耐受電壓比較含鋁之單膜ρ型護套層幾乎相等。 後雜Ρ型雜質的ρ型接觸層10形成於護套層8上。接觸層可 5式IiVUAU (〇“’ Ggs<1，⑴川表示之氮化物 +導體製成，但較佳係由三元混合晶體氮化物半導體製成 逍更佳爲不含銦或銘之二元混合晶體、氮化嫁之氮化物半 導體俾形成具有絕佳結晶性的?型接觸層。進一步若ρ型接 觸：10係由不含銦或銘之二元混合晶體製成，則可達成； 1電極1 1的更佳歐姆接觸且可提升發光效率。 P型接觸層1〇之ρ型雜質包括多種用於p型護套層刑 雜質且以鎂爲佳。若使用鎂作爲攙混於㈣接觸層丨二 雜質，則容易獲得ρ型特性，且容易形成”接觸層: 層間的歐姆接觸。 、
M130C A7
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P型低度攙雜層9之p型雜質濃度可控制爲低於p型護套屉 8及p型接觸層10之p型雜質濃度，且可未經攙雜。又p型低 度攙雜層9可呈多層膜形式。p型護套層8較佳係呈多層膜形 式或含P型雜質的單膜，其濃度爲p型低度攙雜層9與卩型接 觸層（中度攙雜）之攙雜濃度的中間濃度。？型接觸層1〇之雜 貝；辰度較佳控制爲鬲於P型護套層8及p型低度攙雜層9之 質濃度。 a并 如岫述，若比低於ρ型接觸層1〇&ρ型護套層8之攙雜濃度 更低濃度的Ρ型雜質攙雜的Ρ型低度攙雜層9係形成於^型接 觸層與Ρ型護套層8間，則可提升發光輸出且可改良靜^耐 文電壓。根據第二具體實施例，如同第一具體實施例可於 咼良率製造具有良好結晶性的半導體裝置。 後文將説明本發明之多個實例，但本發明絕非囿限於此 實例 表2顯示實例1 L E D裝置之疊層構造 I 私衣 訂 * (♦請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -24-
51130C A7 B7 五、發明説明（22 ) 表2 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：2.25微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/珍攙雜氮化鎵，厚度 :300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/InG.丨3Ga〇.87N ;厚度： 20埃)χ10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：200埃/In〇.4Ga().6N ;厚度： 30埃>4+氮化鎵，厚度：2⑻埃 總厚度：1120埃 ρ型多層護套層8 (鎂攙雜Al〇.2Ga().8N，厚度：40埃/鎂攙雜 In〇 〇3Ga〇.97N;厚度：25 埃)χ5+鎂:捷雜 Al〇.2Ga〇.8N ，厚度：40埃 總厚度：365埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度·· 1200埃 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1· 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 將藉圖1説明實例1 LED裝置之製法。首先，將C-平面藍 寶石基板1設定於MOVPE反應器，基板溫度升高至1 050°C 伴以吹入氫氣俾清潔基板。 (緩衝層2) 隨後溫度降至510°C。厚約100埃之Alo.25Gao.75N製成的緩 衝層2使用氫氣作爲載氣以及氨氣、TMG(三甲基鎵）以及 -25- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標率局員工消費合作社印製
51130C Α7 Β7 五、發明説明（23) TMA(三甲基鋁）作爲Al〇.25GaG.75N來源而生長於基板1上。 (未經攙雜氮化鎵層3) 生長緩衝層2後僅停止TMG且溫度升高至1〇5 0。〇於1050 °C，使用TMG及氨氣作爲氮化鎵來源，以相同方式生長未 經攙雜氮化鎵層3至1 · 5微米厚度。 隨後於1050°C，使用TMG及氨氣作爲來源氣體以及矽烷 氣體作爲雜質氣體，以矽攙雜至4.5 X 10 18/立方厘米氮化鎵 製成的η型接觸層4生長至2.25微米厚度。 (η端第一多層膜5) 其次僅停止碎:)¾氣體，以及於1 〇5〇。〇使用tmg及氨氣生 長未經攙雜氮化鎵製成的底層“至3〇〇〇埃厚度。隨後於同 溫加入矽烷氣體，氮化鎵製成的且攙雜4 · 5 x丨〇 U/立方厘米 之中層5 b生長至3 0 0埃厚度。進一步僅停止碎燒氣體，且於 同溫生長未經攙雜氮化鎵製成的頂層九至5〇埃厚度。如此 形成包含三層具有總厚度3350埃之第一多層膜5。 (η端第二多層膜6) 其次，於相似溫度，未經攙雜氮化鎵製成的第二氮化物 半導體層生長至40埃厚度。其次於8〇〇。(：使用ΤΜ(}、丁Μ][& 氨氣，生長未經攙雜InG 製成的第一氮化物半導體 ，至汕埃厚度。重複此項處理。第二氮化物半導體層以及 第一氮化物半導體層交替以第二氮化物半導體層+第一氮 化料導體層的順序疊層各十層。最後，氮化嫁製成的第 氮化物半導骹層生長至4〇埃厚度。如此生長超晶格結構 之η端多層膜6至總厚度64〇埃。表2 n端第二多層膜6「_ 本纸張尺度制(CNS) A4規格----- 裝 訂 線 ♦ Γ 請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C A7 B7 24 五、發明説明（ ’厚度 40埃/InG 13Ga〇.87N，厚度：20 埃）χ l〇 + GaN，厚度： 40埃」如前述表示未經攙雜氮化鎵製成的第二氮化物半導 體層以及未經攙雜InG nGa() UN製成的第一氮化物半導體 層以此順序交替疊層各十層，最後，形成氮化鎵製成的第 二氮化物半導體層。 (主動層7) 其次未經攙雜氮化鎵製成的阻擋層生長至2〇〇埃厚度。隨 後溫度降至800X：以及使用TMG、TMI及氨氣生長未經攙雜 InojGao.GN製成的井層至3〇埃厚度。五層阻擋層及四層井層 以阻擋層+井層+阻擋層+井層…·.+阻擋層的順序交替疊層 ，結果獲得總厚度1 12 〇埃之多重量子井結構形式的主動層7 。王動層7以及疊層於主動層下方的n端第二多層膜6係藉疊 層氮化鎵層以及In〇aN層形成。但主動層7與n端第二多層 膜6可藉銦的混合比區別，原因在於構成主動層 層係由InwGauN製成，而構成n端第二多層膜6之丨⑽⑽層 係由In〇13Ga〇 87N製成。 (P型多層護套層8) 其次溫度提升至1 050。(：以及使用TMG、TMA、氨氣以及 CP2Mg(^^二烯基鎂），生長p型A1() 2Ga()川製成的且攙雜 鎂至1Xl〇2G/立方厘米之第三氮化物半導體層至40埃厚度。 後溫度降至_。(：以及使用TMG、丁 MI、氨氣及CP—， Ino.^Ga^wN製成的且攙雜鎂至lxl〇2V立方厘米的第四氮 化物半導體層生長至25埃厚度。重複此等處理。第三氮： 物半導體層以及第四氮化物半導體層交替以此種順序疊層 I I I I I I I ―― I 裝—.— I I I I 訂—.— I I I 各 Ψ Γ 請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -27 ^11300 A7 B7 五、發明説明（ 25 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 各五層’最後’第三氮化物半導體層生長入4 0埃厚度，結 果獲得王超晶格結構形式具有總厚度365埃的p型多層護套 層0 (P型氮化鎵接觸層1〇)· 二後於;。05(rc使用TMG、氨氣及Cp2Mg，p型氮化鎵攙雜 鎮土 1 /乂方厘米製成的P型接觸層10生長至1200埃厚 度。 反應完成後溫度降至室溫。此外，於70(rc於反應器内之氮風乳氛下對晶圓進行退火而讓p型層的電阻降低。 ,退火後’晶圓由反應器移出。於最上方p端接觸層表面上 形成預足形狀的罩蓋。使用RIE(反應性離子餘刻）裝置由p 端接觸層進行蝕刻，曝光η型接觸層4表面，如圖1所示。 餘刻後，含錄及金且厚埃之半透明ρ電極㈣成於最 上層P型接觸層1〇的幾乎全體表面上，以及厚0.5微米供接 =用的金製㈣墊電極形成於p電極"上。同時含鎢及铭的η 電極12形成於已經藉|生交丨；異出 此製造LED裝$。心曝先㈣接觸層4表面上。如 對此種LED裝置，獲得520毫微米之純綠光發光以及Vf 馬3,.5伙/根據貫例1之半導體裝置之製法，比較比較例卜 可徹底減少具有低靜電耐受電壓的LED裝 該種⑽裝置被視爲可促成凹坑的出現。因此謝J 物項的出現。此外，可減少因結晶性劣化造成裝 變動，此點於比較例丨成問題。如 l 、 造LED裝置。 ”、、裝置對裝置變動製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 本 頁 裝 訂 線 28- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（26 ) 實例2 表3顯示實例2 LED裝置之疊層構造。 表3 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度·· 1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：30⑻埃/矽攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氣化鎵，厚度：4〇埃/Ino.nGaorN ;厚度：20 埃)x 10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：200埃/Ina4Ga().6N ;厚度：30 埃)x4+氮化鎵，厚度：200埃 總厚度：1120埃 ρ型多層護套層8 (鎂攙雜Ala2Ga().8N，厚度·· 40埃/鎂攙雜 Ino.03Gao.97N ;厚度：25埃)><5+鎂:挽雜Al〇.2Ga()8N ，厚度：40埃 總厚度：365埃 第二接觸層9 Alo.05Gao.95N ’ 厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例1之相同方式製造，但η型接觸層4厚度 爲4.165微米，以及未經攙雜Al〇.〇5Ga〇.95N製成的厚2000埃 -29- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------辦衣------II------m 嫖 (，請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
M130C A7 B7 五、發明説明（27 ) 的第二接觸層9形成於p型接觸層1 0與p型多層護套層8間。 實例2所得靜電耐受電壓優於實例1。 實例3 表4顯示實例3 LED裝置之疊層構造。 表4 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：2.25微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/Ino.^Gao^N ;厚度：20 埃)χ1〇+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/Ir^Ga^N ;厚度：30 埃>6+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1930埃 ρ型多層護套層8 (鎂攙雜Al〇.2GaG.8N，厚度：40埃/鎂攙雜 Ino.03Gao.97N ;厚度：25埃)><5+錢挽雜Al〇2Ga〇sN ，厚度：40埃 總厚度：365埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例1之相同方式製造但主動層係以下述 -30- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） ---------裝------訂------線 礴 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（28) 方式形成。 未經攙雜氮化鎵製成的阻擋層生長至2 5 〇埃厚度。隨後於 800°C使用TMG、TMI及氨氣，未經攙雜InQ3GaQ7N製成的 井層生長至30埃厚度α如此七層阻擋層5以及六層井層以限 擋層+井層+阻擋層+井層….+阻擋層之順序交替疊層。生 長厚75微米之層’結果獲得超晶格結構形式具有總厚度 1930埃之主動層7。 對結果LED裝置，於正向電流2〇毫安獲得47〇毫微米的純 綠光發光’以及獲得類似實例1的良好結果。 實例3超晶格結構之LED具有幾乎類似實例1之led之性 質。 實例4 圖5爲實例4之雷射裝置結構之示意剖面圖。實例4之雷射 裝置將於後文參照圖5説明。 具有如下配置之雷射裝置係以實例1之相同方式製造經 由形成（1) Alo.hGao.^N緩衝層202以及未經攙雜氮化鎵層 20於基板201上。各個元件如下： (2) η型氮化鎵接觸層204具有厚度3微米 (3) η端多層膜205類似實例1 (4) η型Alo^GaowN/氪化鎵護套層206呈超晶格結構，厚 1·2微米 (5) η型氮化鎵波導層2〇7厚0.1微米 (6) In〇.〇2Ga().98N(厚度：1 50 埃）/lnG 15Ga〇 85ν(厚度：50埃） 主動層208呈多重量子井結構，具有厚度0.033微米 -31 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） ---------装------訂------線 (_讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C A7 B7 五、發明説明（29) ~~ (7) p型Al〇.2Ga〇.8N電子捕捉層2〇9厚〇 〇2微米 (8) p型氮化鎵波導層21〇厚〇·!微米 (9) p型Alo.MGaowN/氮化鎵護套層211呈超晶格結構，厚 0.6微米 . ~ (ίο) P型氮化鎵接觸層212，厚0.05微米 隨後蝕刻各層至p型護套層2丨丨成爲脊狀幾何具有長條寬 度2微米爲止。進一步蝕刻各層而曝光〇型接觸層2〇4，以及 形成表面於欲形成的n電極上。其次二氧化矽製成的保護層 215形成於雷射裝置結構曝光側。鎳/金製成的卩電極214; 成於曝光ρ型接觸層2 1 2上。鈦/鋁製成的η電極2丨3形成於η 型接觸層204之曝光面上。此等電極形成爲平行脊條方向的 長條。 於η及ρ電極形成後，進行蝕刻形成割裂小面（諧振器面） ，諧振器長度爲650微米，結果獲得圖5所示雷射裝置。對 貫例4之雷射裝置而言，達成2 〇千安/平方厘米閾値以及4〇5 耄微米振盪波長。又根據實例4之雷射裝置，抑制凹坑的出 現，改良裝置特性特別裝置壽命。 實例5 表5顯示實例5 LED裝置之疊層構造。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝· 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
51130C A7 五、發明説明（ B7
厚度：100埃 緩衝層2 ------ 未經攙雜氮化鎵層3 ------ η型接觸層4 —---- η端第一多層膜5 η端第二多層膜6 主動層7 Ρ型多層護套層8 1·5 微米__ 厚度：4.165微米__ 家厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度： 埃/氮化鎵，厚度：50埃 卞又 '心厚度：3350埃 二-------- 厚度：40埃/InG.丨3Ga〇.87N ;厚度：20埃) 川+鼠化鎵，厚度：40埃 天) 總厚度：640埃 7---- - ί化: 250埃+矽攙雜Η為65n，厚 ^〇%+(鼠化鎵，厚度：250埃/未經攙雜 埃)X5+氮化鎵，厚度：25〇 ^^；——-—— (鎂攙雜Al^Ga^N，厚度·· 4〇埃/鎂攙雜 ΐί°:二厚度:25 埃)x5+鎮攙雜 A1-Ga-N 總厚度：365埃 第二接觸層9 -------- -- P型氮化鎵接觸層1〇 置係以實例2之相同方式製造，但主動層係以 万式形成。 (主動層7) 未經攙雜氮化鎵製成的第一阻擋層生長至250埃厚度 下 ---------裝-- - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 ------------- 本紙張尺度適用中國固 -33
後於80(TC使用丁 MG、丁組及氨氣 批衣— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 矽攙雜之卜10丨v立方厘米之第一共爲Q.35GaQ05N製成的以 至30埃y® #狄，名土 井層於第一阻擋層上生長 於第：ΐί 攙雜氮化鎵製成的第二阻擔層生長 万；弟一井層上至25〇埃·厚詹。推 丰、λ。。 ^ , 夭卞度進一步於8〇〇〇C使用TMG、TM] 及風氣，未經攙雜ln G N製 層上生長錢埃厚度。外成^二井層於第二阻擋 如此七層阻播層及六層井層交替於第一阻擒層+第一井 層攙雖石夕+第二阻擋層+未經攙雜第二井層+第三阻擋層+ ^、工攙居第—井層··..+第七阻擋層之順序交替疊層，結果 獲得王夕重里子井結構形式且具有總厚度1 〇埃的主動層 根據貫例5，於主動層7，第一井層爲石夕挽雜層，第二至 第π層爲未經攙雜層，因此可降低結果所得LED裝置之vf 。貫例LED裝置之Vf比後述led裝置之Vf低0.1伏，該裝 置係與實例5之相同方式製造，但主動層7係經由交替疊層 第一至第七未經攙雜氮化鎵製成的主動層及第一至第六未 經攙雜In^GaowN製成的井層形成，替代第一井層與矽攙 雜。 、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 結果所得LED裝置於正向電流20毫安發出波長505毫微 米之光線。獲得類似實例1之良好結果。 實例6 表ό顯示實例6 LED裝置之疊層構造。 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 五、發明説明（32 )
η端第一多層膜5 度·· 3_埃/碎攙雜氮化鎵，厚度 3〇〇埃/鼠化鎵，厚度·· 5〇埃 總奋度·· 3350埃 -—~---------- 化？，厚度·· 40埃"n(U3Gaa87N ;厚度：20埃) :1〇+氮化鎵，厚度·· 4〇埃 總厚度：640埃 請 先 閲 讀. 背 | 項 再 填 I裝 頁 η端第二多層膜6 主動層7 型多層護套層8 二 f Ϊ :250埃+矽攙雜In〇.4Ga〇.6N，厚度： 〇 嫁，厚度：250埃/未經攙雜InG.35Ga_N ，厗度· 30埃)χ3+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1370埃 —~ ~—_- (叙^Mla2Ga().8N，厚度：40埃/鎂攙雜Ιη⑽3Ga〇.97N ^度：25埃)χ5+鎂攙雜A1〇2G N，厚度：40埃 總厚度：365埃 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 第二接觸層9 Ρ型氮化鎵接觸層1〇
Al0 05Ga095M，厚度：2000埃 ------~~—- 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例5之相同方式製造，但主動層7係由第 一至第五阻擋層及第一至第四井層組成，井層係由 In0.4Ga〇.6N製成。實例6中，主動層7係經由以未經攙雜氮化 鎵製成的第一阻擋層（25〇埃）+矽攙雜Ino4Ga“N製成的第 一靜層（3 0埃）+未經攙雜氮化鎵製成的第二阻擋層+未經攙 -35-
51130C A7 B7 五、發明説明（33 ) 雜In〇.4Ga〇.6N製成的第二井層+未經挽雜氮化鎵製成的第 三阻擋層+未經攙雜InG 4GaQ 6N製成的第三井層.··.·+未經 攙雜的氮化鎵製成的第五阻擋層之順序交替疊層五層阻擋 層及四層井層製成。如此生長呈多重量子井結構形式具有 總厚度1 3 7 0埃的主動層7。 結果所得LED裝置於正向電流2〇毫安發出52〇毫微米波 長光。獲得類似實例1的良好結果。實例7 表7顯示實例7之LED裝置之疊層構造。 表7 組成 緩衝層2 未經攙雜氮化鎵層3 A1〇.25Ga〇.75N，厚度：100埃 ，厚度：1.5微米 η型接觸層4 η端第一多層膜5 矽攙雜氮化鎵，厚度：1^65微米 η端第二多層膜6 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 3〇〇埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：40埃/Inai3GaQ,87N ;厚度：20 埃)χ10+氮化鎵，厚度·· 40埃 總厚度：640埃 ； 批衣------II------^ # (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡隼局員工消費合作社印製 (氮化鎵，厚度：250埃/InQ.3Ga()7N，厚度：30埃) 6+氮化鎵，厚度：250埃 多厚度：1930埃__ (鎂攙雜Alo^Gao.sN ’厚度：4〇埃/鎂攙雜^|ga〇.9$ 埃厚度：25 埃)x5+錢攙雜 A^GaQ8N 雙厚度：365埃 Al〇.〇5Ga095N，厚度 氮化鎵，厚度 -36- 本紙^度適用中國國家 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（34 ) LED裝置係以實例2之相同方式製造，但η型接觸層4厚度 爲10.165微米及ρ型低度攙雜層9厚度爲2800埃，主動罾7係 經由交替疊層厚2 5 0埃之未經攙雜氮化鎵製成的阻擋層以 及厚30埃未經攙雜111〇:3〇3().71^製成的井層形成。根據實例7 ，可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例8 表8顯示實例8 LED裝置之疊層構造。 表8 層 組成 緩衝層2 Alo.25GaQ.75N，厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：13.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度：300 埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化嫁’厚度：40埃/In〇 uGao wN ;厚度：20 埃)xl〇+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/InojGawN，厚度：30埃） x6+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1930埃 Ρ型多層護套層8 (鎂攙雜Al〇.2Gaa8N，厚度：40埃/鎂攙雜 In〇〇3Ga〇.97N ;厚度：25埃)χ5+鎮挽雜Al〇.2Ga〇8N ，厚度：40埃 總厚度：365埃 第二接觸層9 Alo.05Gao.95N ’ 厚度：2800埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 線 ^uj〇c A7 B7 五、發明説明（35) 。LED裝置係以實例7之相同方式製造，但n型接觸層4厚度 :13.165微米。也根據實例8,可製造具有高發光輸出的哪 裝置。 實例9 · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表9顯示實例9 LED裝置之疊層構造。 表9 層 ------ 組成 緩衝層2 "~'—-----—______ Al〇.25Ga〇.75N ,厚度：1〇〇埃 未經攙雜氮化鎵層3 ------ ----—.— 氮化鎵，厚度·· 1.5微米 η型接觸層4 發攙雜氮化鎵，厚度：1〇.165微米 η端第一多層膜5 厚度：3〇00埃/砂後雜氮化鎵，厚度·· 300埃/氮化鎵，厚度：5〇埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵’厚度：40埃/In〇 ;厚度：20埃） χ10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵’厚度：250埃/Ir^Ga^N，厚度：30埃） χ1〇+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度·· 3050埃 Ρ型多層護套層8 (鎂攙雜Alo.2Gao.8N，厚度：40埃/鍰攙雜Ιη⑽Ga() 97Ν •’厚度：25埃)x5+鎂攙雜AlG.2GaG8N，厚度：4〇埃 總厚度：365埃 第二接觸層9 Al〇.〇5Ga〇95N，厚度：2800埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度·· 1200埃 -------------—________________ _______1 -38- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（36 ) LED裝置係以實例7之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式形成。 (主動層7) 未經攙雜的氮化鎵製成的阻擋層生長至250埃厚度。隨後 於800°C使用TMG、TMI及氨氣，未經攙雜的1110.3〇&().7>1製 成的井層生長至30埃厚度。如此十一層阻擔層及十層井層 以阻擋層+井層+阻擋層+井層.··.+阻擋層的順序交替疊層 ，結果獲得呈多重量子井結構形式的主動層7，具有總厚度 3050 埃。 根據實例9也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例1 0 表10顯示實例10 LED裝置之疊層構造。 表10 層 組成 緩衝層2 Al〇25Ga〇75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度·· 50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/Ino.^GaovN ;厚度：20 埃)x 10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度·· 640埃 η型護套層 氮化鎵，厚度：1000埃 主動層7 In0.3Ga〇.7N，厚度：30埃/氮化鎵，厚度·· 250埃)χ6 總厚度·· 1680埃 ρ型護套層8 鎂攙雜氮化鎵，厚度·· 365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 -39- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 · * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上 上 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（37 ) L E D裝置係以f例2々士 、 成於η端第二多層膜6也^式製造，但㈣護套層係形 替代多層膜ρ型護套層主^形成單_護套層8 述）以及第二接觸層^由王^匕層^呈多層構造形式（容後詳 根據本發明之咖裝¥之:二製成。於下術 及第二接觸層9。l 土邊套層、主動層、Ρ型護套層 (η型護套層） η型護套層係經由於η端第二多層膜6的最上層氮化鎵層 亡’經由生長未經攙雜氮化鎵層至1〇〇〇埃厚度形成。此種 氮曰化鎵製坆的η型瘦套層可以氮化鎵層亦即η端第二多層膜 6最上層$成之相同方法形成；或可以不同方法形成，此處 ，成條件例如,皿度改^。η型護套層以及氣化鎵層亦即η端 罘二多層膜6最上層無法明確區分，一者可作爲另一者的功 能。若形成前述η型護套層，則考慮可進一步提升靜電耐受 電壓以及改良裝置的輸出。 (主動層7) …~ 未經攙雜的InuGa^N製成的井層使用TMG、ΤΜΙ及氨氣 於η型護套層上生長至3〇埃厚度。隨後未經攙雜的氮化鎵製 成勺主動層生長至250 %厚度。如此交替成功地重複井層形 成製程以及阻擋層形成製程。六層井層以及六層阻擋層以 井層+阻擋層+井層·····+阻擋層順序交替i層，結果獲得多 重量子井構造形式的主動層7，總厚度爲ι68〇埃。 (P型護套層8及第二接觸層9) 於主動層形成後，以鎂攙雜至5.〇x 1〇 19/立方厘米的氮化 40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 ---------拍衣------^ I^i 泰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
M130C A7 B7 五、發明説明（38 ) 鎵製成的P型護套層於主動層7上生長至365埃厚度。未經攙 雜的氮化鎵製成的第二接觸層9於p型護套層8生長至2000 埃厚度。根據實例10也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例1 1 · 表1 1顯示實例1 1 LED裝置之疊層構造。 表11 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N，厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度·· 4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度·· 300 埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (1 化鎵，厚度：40埃/In〇.13Ga().87N ;厚度：20埃） xl〇+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 η型護套層 氮化鎵，厚度：1000埃 主動層7 In〇.3Ga〇.7N，厚度：30埃/氮化鎵，厚度：250埃)χ5 總厚度：1400埃 ρ型護套層8 鎂攙雜氮化鎵，厚度：365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例10之相同方式製造，但主動層7係經由 -41 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I 批衣 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C Α7 Β7 39 五、發明説明（ 以井層+阻擋層+井層.···· +阻擋層順序交替疊層組成未經攙 4 Ino.sGaojN製成的井層以及五層未經攙雜氮化鎵製成的 阻擋層形成，結果獲得總厚度丨4〇〇埃之多重量子井構造。 根據實例1 1可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例12 表12顯示實例12 LED裝置之疊層構造。 表12 層 組成 緩衝層2 Al〇_25GaG75N，厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 石夕攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 鎵，厚度：3〇00埃/碎攙雜氮化鎵，厚度：3〇〇 埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度·· 3350埃 /子反· 丄n〇 l3Ua 埃)xl(H氮化鎵，厚度·· 40埃 總厚度：640埃 ' ------ 氮化鎵，厚度·· 1000埃 ~ ~ -------- :〇.4Ga〇.6N ’厚度：30埃/氮化鎵，厚度：200埃)χ4 總厚度：920埃 ______ ____ 鎂攙雜氮化鎵，厚度：365埃 氮化鎵，厚度：2000埃 鎂攙雜氮化鎵，厚度：12〇〇埃 批衣 訂 H " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 η型護套層 主動層7 Ρ型護套層8 第二接觸層9 Ρ型氮化鎵接觸層1〇 -42 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（4〇 ) LED裝置係以實例10之相同方式製造，但主動層7係經由 以井層+阻擋層+井層.....+阻擋層順序交替疊層四層厚3 0埃 的InG.4Ga().6N製成的井層與四層厚200埃之未經攙雜氮化鎵 製成的阻擋層形成，結果獲得總厚度920埃之多重量子井構 造。根據實例12可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例1 3 表13顯示實例13 LED裝置之疊層構造。 表13 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度·· 100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度：300 埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/In〇.13Ga().87N ;厚度：20埃)χ 10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 η型護套層 氮化鎵，厚度：1000埃 主動層7 矽攙雜Ina35Ga().65N，厚度：30埃+(氮化鎵，厚度 :250埃/InwGao.^N，厚度：30埃)χ5+氮化鎵， 厚度：250埃 總厚度：1680埃 ρ型護套層8 鎂攙雜氮化鎵，厚度：365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 批衣 訂 線 (♦請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（41 ) - LED裝置係以實例1〇之相同方式製造，但主動層7係以 述方式形成。 ^ (主動層7) 於刚。C ’以石夕攙雜至lxl〇iV立方厘米的Ιη〇35〇、Ν製 成的第一井層使用TMG、TMI及氨氣型護套層上生長至 3〇埃厚度。隨後未經攙雜的氮化鎵製成的第一阻擋層於第 一井層上生長至250埃厚度。然後未經攙雜的Ιη()35〇& 製成的第二井層於80(rc使用TMG、TMI及氨氣於第一阻擋 層上生長至30埃厚度。進一步未經攙雜的氮化鎵製成的^ 二阻擋層於第一井層上生長至250埃厚度。 如可述’第一井層爲矽攙雜層，而第二至第六井層爲未 經攙雜層。如此六層井層以及六層阻擋層以攙雜矽的第一 井層+第一阻擋層+未經攙雜的第二井層+第二阻擋層+未 經攙雜的第三井層+第三阻擋層…· ·+第七阻擋層順序交替 ®層，結果獲得呈多重量子井結構的主動層7，具有總厚度 1680埃。根據實例13，也可製造具有高發光輸出的lED裝 置。 實例14 表14顯示實例14 LED裝置之疊層構造。 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------批衣------1T------線、 Γ 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（ 表14
緩衝層2 1—------ A1o.25GaQ75N，厚度：1〇〇埃 -——__ 度：1.5微米 碎攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 未經攙雜氮化鎵層3 ~----- η型接觸層4 η端第一多層膜5 η端第二多層膜6 η型護套層 ^匕鎵，厚度：3000埃矽攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 (^1 化鎵’厚度：4〇埃/Ino.uGaoj^N ;厚度：20 埃)x 10+氮化鎵，厚度：40埃 總尽度：640埃 ^ --- 氮化鎵，厚度：1000埃 主動層7 Ρ型護套層8 第二接觸層9 Ρ型氮化鎵接觸層1〇 石夕攙雜In〇.4Ga〇.6N，厚度：30埃+(氮化鎵，芦户mn〇 严〇δΝ，厚度：30 埃)x3+u 7子度·· 250埃 總厚度：1120埃 鎂攙雜氮化鎵，厚度：365埃 氮化鎵，厚度·· 2000埃 鎂攙雜氬化鎵，厚度：1200埃 批衣 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作、社印裝 LED裝置係以實例13之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式形成。第一井層係由矽攙雜至lxl〇i8/立方厘米的 In0.4Ga0.6N製成’而第二至第五井層係由未經攙雜的 In0.4GaQ.6N製成。四層井層以及四層阻擋層以攙雜碎的第一 井層+第一阻擋層+未經攙雜的第二井層+第二阻擋層+未 -45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉a4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（43 ) 經攙雜的第三井層+第三阻擋層……+第七阻擋層之順序交 替疊層，結果獲得呈多重量子井結構形式的主動層7，具有 總厚度1 120埃。根據實例14，也可製造具有高發光輸出的 LED裝置。 · 實例1 5 表15顯示實例15 LED裝置之疊層構造。 表15 層 組成 緩衝層2 Alo.25GaQ.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：L5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/Ino^Gao.^N ;厚度：20 埃)x 10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度·· 640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/In^Ga^N ;厚度：30埃） χ6+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1930埃 Ρ型護套層8 鎂攙雜之氮化鎵，厚度：365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例2之相同方式製造，但p型護套層8係呈 -46- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2K)X297公釐） ---------批衣------、玎------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、發明説明（ 成，：::7:多層式’以及第二接觸層係由氮化鎵製 據鄉明如後文説明。後文將説明根 層9。 私置 < 王動層、P型護套層8以及第二接觸 (主動層7) 未經攙雜的氮化鎵製成的阻擋層於㈣ =。二厚度。隨後於，未經後雜的二 擋二：至40埃厚度。如此七層阻擋層及六層井層以阻 獲^。阻擒層+井|··.·.+阻擋層順序交替疊層，結果 (:::二量:造形式的主動層7 ’總厚度爲1 930埃。 p 土％#層8及罘二接觸層9) ::動層形成後，以鎂攙雜至5.〇 χ丨。，立方厘米的氮化 型護套層於主動層7上生長至如埃厚度。氮化嫁 ^ ?二接觸層9於?型護套層8生長至2〇〇。埃厚度根據 ' ’也可製造具有絕佳靜電耐受電壓特性的LED裝置 實例16 表16顯示實例i6 led裝置之疊層構造。 ---------裝------訂------線 (♦請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬標準局員工消費合作社印裂 -47- 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公餐
51130C A7 B7 五、發明説明（45 ) 表1 6 層 組成 緩衝層2 Al〇.25Ga〇75N ’ 厚度·· 100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 3⑻埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/In^Ga^N ;厚度：20埃） χ10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/IncuGawN ;厚度·· 30埃） χ5+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1650埃 Ρ型護套層8 鎂攙雜之氮化鎵，厚度：365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氪化鎵接觸層1〇 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 批衣 訂 線 « ** (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 LED裝置係以實例1 5之相同方式製造，但呈多重量子井 構造且具有總厚度1 6 5 0埃之主動層7係經由以阻擋層+井層 .....+阻擋層順序交替疊層六層未經攙雜的氮化鎵製成的阻 擋層以及五層未經攙雜的In〇.3Ga().7N製成的井層形成。根據 實例16也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例1 7 表17顯示實例17 LED裝置之疊層構造。 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）
51130C A7 B7 五、發明説明（46 ) 表17 層 組成 緩衝層2 Alo.25GaQ.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/珍攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/Ino.nGao^N ;厚度：20 埃)xl〇+氮化鎵，厚度·· 40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度·· 200埃/In〇.4Ga().6N ;厚度：30埃） x4+氮化鎵，厚度：200埃 總厚度：1120埃 Ρ型護套層8 鎂攙雜之氮化鎵，厚度：365埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：20⑻埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 n I 批衣n 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 LED裝置係以實例15之相同方式製造，但呈多重量子井 構造且具有總厚度1 120埃之主動層7係經由以阻擋層+井層
.....+井層+阻擋層順序交替疊層四層厚30埃之In〇.4Ga().6N 製成的井層以及五層厚200埃之未經攙雜的氮化鎵製成的 阻擋層形成。根據實例1 7也可製造具有高發光輸出的L E D 裝置。 實例1 8 表1 8顯示實例1 8 L E D裝置之疊層構造。 -49 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 五、發明説明（ 表1 8 緩衝層2 未經攙雜氮化鎵層3 —----- η型接觸層4 η端第一多層膜5 --------- η端第二多層膜6 主動層7
_A1a25<3a()75N，厚度：1〇〇埃 1.5 微米 _矽攙雖氮化鎵，厚度：4.165微米 3〇〇〇埃/^攙 300%/氮化鎵，厚度：50埃 予反· 總厚度：3350埃 ΐ化鎵’厚度：40埃/Ιηα丨3GaQ87N ;厚度：20 埃)χ10+氮化鎵，厚度：4〇埃 總厚度：640埃 氮化鎵’厚度：250埃+石夕攙雜1%3你06办，厚产 丄30埃+(氮化鎵，厚度：250埃/In0 35Ga〇65N，又 厚度：30埃)x5+氮化鎵，厚度：250埃 總S度·· 1930埃 P型護套層8 第二接觸層9 P型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜之氮化鎵，厚度：365埃 氮化鎵，厚度：2000埃 鎂攙雜氮化鎵，厚度·· 1200埃 ---------裝------II------^ ¥ W (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 LED裝置係以實例㈠之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式製成。 (主動層7) 未經纔雖的氮化鎵製成的第一阻擋層於η端第二多層膜6 上生長至250埃厚度。隨後於800°C使用TMG、ΤΜΙ及氨氣 ’纔雜石夕至lxl〇U/立方厘米之Ino.35GaG.65N製成的第一井層 50- 本紙張尺度適用中國國家^^ A4規格（210X297公釐） 48 、發明説明（ 1第一阻擋層上生長至30埃厚度。然後未經攙雜的氮化鎵 製成的第二阻擋層於第一井層上生長至25〇埃厚度。進一步 ，於80(TC使用TMG、TMI及氨氣，未經攙雜的In〇 35以〇 "Μ 製成的第二井層於第一阻擋層上生長至3〇埃厚度。 I如前述，第一井層爲矽攙雜層，而第二至第六層爲未經 板j層。然後七層阻擋層及六層井層以第一阻擋層+攙雜矽 的第一井層+第二阻擋層+未經攙雜的第二井層+第三阻擋 層1 未，攙雜的第三井層·.···+第七阻擋層順序交替疊層，結 獲得呈夕重塁子井構造形式的主動層7，總厚度爲 埃。根據實例18，也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例1 9 表19顯示實例19 LED裝置之疊層構造。 表19 1.5 微米_ 氮化鎵，厚度·· 4.165微米 _ 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度：300 埃/氮化鎵，厚度：50埃 度：3350埃 _ (氮化鎵，厚度：4〇埃/Ιηϋ i3GaG 87N ;厚度·· 20埃） xl〇+氮化鎵，厚度：40埃 .jj屋度：640埃 氮化鎵，厚度：250埃+矽攙雜InG.4GaG.6N，厚度： 30埃+(氮化鎵，厚度：250埃/Ir^GawN，厚度·· 30埃)χ3+氮化鎵，厚度：250埃 批衣 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬榡準局員工消費合作祍印製
51130C 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（49 ) LED裝置係以實例18之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式形成。第一井層爲攙雜矽至ΙχΙΟ18/立方厘米之 In〇.4Ga〇.6N製成，而第二至第五井層於未經攙雜的 In0.4GaG.6N製成。五層阻擋層及四層井層以第一阻擋層+攙 雜石夕的第一井層+第二阻擋層+未經攙雜的第二井層+第三 阻擋層+未經攙雜的第三井層·….+第五阻擋層順序交替疊 層，結果獲得呈多重量子井構造的主動層7，總厚度爲1 3 70 埃。根據實例19也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例20 表20顯示實例20 LED裝置之疊層構造。 表20 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：30⑻埃/碎攙雜氮化鎵，厚度：300 埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/InwGaorN ;厚度：20埃） xl〇+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/InwGawN，厚度：30埃） x6+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度·· 1930埃 Ρ型多層護套層8 (鎂攙雜氮化鎵，厚度：40埃/InwGaopN ;厚度： 20埃)χ 10+鎂攙雜氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度Μ200埃 -52- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------^------1T------# « (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C A7 50 五、發明説明（ LED裝置係以實例2之相同方式製造，但主動層7、p型護 套層8以及第二接觸層9係以下述方式製成。後文將説明根 據本發明之LED裝置之主動層、p型護套層8以及第二接觸 層9 〇 · (主動層7) 未紅攙4的氮化鎵製成的阻擋層於n端第二多層膜6上生 長至250埃厚度。隨後於8〇〇。(：使用TMG、丁⑷及氨氣，未 經攙雜的InuGa^N製成的井層生長至3〇埃厚度。如此交替 重複製造井層及阻擋層的過程。七層阻擋層及六層井層以 阻擋層+井層+阻擋層+井層+阻擋層順序交替疊層，結 果纹得王夕重里子井構造形式的主動層7，總厚度爲1 〇 埃。 (P型護套層8及第二接觸層9) 於主動層形成後，以鎂攙雜至1x10、立方厘米的氮化物 半導體層生長至厚40埃。隨後，攙雜鎂至1χ1〇19/立方厘米 的Ino.nGa^N製成的氮化物半導體層生長至2〇埃厚度。重 複此等處理。如此於此種順序交替疊層鎂攙雜氮化鎵層以 及鎂攙雜層各十層。最後，鎂攙雜氮化鎵層形 成土 40¼厚度，結果後得超晶格結構·多層膜形式的p型多層 護套層8，總厚度爲64〇埃。進一步，氮化鎵製成的第二接 觸層9於p型多層護套層8上生長至2〇〇〇埃厚度。根據實=2〇 也可製造具有高發光輸出的led裝置。 實例2 1 表21顯示實例21 LED裝置之疊層構造。 裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 -53-
51130C A7 B7 五、發明説明（ 51
緩衝層2 未經攙雜氮化鎵層3 厚度：1〇〇埃 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 石夕攙雖氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 主動層7 Ρ型多層護套層8 ，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： _埃/氮化鎵，厚度：50埃 成 總厚度：3350埃 度：40埃/I%13Ga〇87N ;厚度：20埃) x川+虱化鎵，厚度：40埃 天) 總厚度：640埃 : 250埃/In〇.3Ga^T^^T^7^ x5+氮化鎵，厚度：25〇埃·· 30¼) 總厚度：1650埃 " --'~~~ --- - (鎂攙雜氮化鎵，厚度：40埃/In〇⑷⑹办；声 經濟部中央標準局員工消費合作祍印製 ·· 20埃)xl〇+鎂攙雜氮化鎵，厚度：4 總厚度：640埃
Ρ型氮化鎵接觸層1〇 LED裝置係以實例2〇之相同方式製造，但主動層7係經由 以阻擋層+井層…··+阻擋層順序交替疊層六層未經攙=的 氮化嫁製成的阻擋層與五層未經攙雜的製^的 井層形成，結果獲得呈多重量子井結構的主動層7，總厚= 爲丨650埃。根據實例21也可製造具有高發光輸出的= -54 本紙張尺度適用中國®家標準（CNS ) M規格（21〇χ297公釐） 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁
51130C A7 B7 五、發明説明（52 ) 置。 實例22 表22顯示實例22 LED裝置之疊層構造。 表22 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度·· 1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/In^Gao^N ;厚度：20 埃)x 10+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：200埃/In^Ga^N，厚度：30埃） χ4+氮化鎵，厚度：200埃 總厚度：1120埃 ' ρ型多層護套層8 (鎂攙雜氮化鎵，厚度：40埃/In(U3Ga().87N ;厚度 ·· 20埃)χ 10+鎂攙雜氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 LED裝置係以實例18之相同方式製造，但主動層7係經由 以阻擔層+井層.....+阻擔層順序交替疊層五層厚2 0 0埃之未 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 批衣 訂 線 β ♦ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 53 、發明説明（ 經攙雜的氮化鎵製成的阻拎爲而m & 阻私層與四層厚30埃未經攙雜的 in0.4Ga0.6N製成的井層形成么士吳萑 、 y成…果後侍呈多重量子井結構的 王動層7 ’總厚度爲1 1 2 〇埃。姐於舍 矢根據貝例22也可製造具有高發 先輸出的LED裝置。. 實例23 表23顯示實例23 LED裝置之疊層構造。 表23 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 η端第一多層膜5
經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 主動層7 f ί 埃+石夕攙雜In°.35Ga°.65N，厚度： | (亂?鎵，厚度：250埃/未經攙雜的InG 35Ga〇 65n ，^度· 30i夭)χ5+^化嫁，厚度· 250埃 總厚度·· 1930埃 P型多層護套層8 (鈇氮化鎵，厚度：4〇埃/镁攙雜的Ιη〇抑一 ’，度· 20埃)χΐ〇+鎂攙雜的氮鎵，厚度：4〇埃 總厚度：640埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 P型氮化鎵接觸層1〇 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃
η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 -56- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210χ297公釐）
川30C A7 B7 五 、發明説明（ 54 LED裝置係以實例20之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式製成。 (主動層7) 未經攙雜的氮化鎵製成的第一阻擋層於n端第二多層膜6 上生長至250埃厚度。隨後於8〇〇。(：使用TMG、ΤΜΙ及氨氣 ’生長攙雜矽至1χ1〇18/立方厘米之InG 35GaG 65N製成的第一 井層至3 0埃厚度。然後生長未經攙雜的氮化鎵製成的第二 阻擋層至250埃厚度。進一步，未經攙雜的In()35Ga()65N製 成的第二井層於8〇〇°C使用TMG、TMI及氨氣於第一井層上 生長至30埃厚度。 如前述，第一井層爲矽攙雜層，而第二至第六層爲未經 攙雜層。如此七層阻擋層以及六層井層以第一阻擋層+攙雜 矽的第一井層+第二阻擋層+未經攙雜的第二井層+第三阻 擒層+未、纟 生攙雜的第二井層.....+弟七阻擋層順序交替疊層 ，結果獲得呈多重量子井構造形式的主動層7，總厚度爲 193〇埃。根據實例23也可製造具有高發光輸出的led裝置 〇 實例24 表24顯示實例24 LED裝置之疊層構造。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -57-
51130C A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（55 ) 表24 層 組成 緩衝層2 Al〇.25Ga〇75N，厚度：1〇〇埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/梦攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：5〇埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度埃/InG.丨3Ga〇.87N ;厚度：20埃） χ1〇+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：640埃 . 主動層7 tl化鎵^厚度：250埃+矽攙雜I%4GaG.6N，厚度： 30埃+(氮化鎵，厚度：250埃/InG4Gaa6N，厚度： 30埃)χ3+氮化鎵，厚度d5〇埃 總厚度：1370埃 Ρ型多層護套層8 ---一 . (鎂$雜氮化鎵，厚度··仙埃/鎂攙雜的Ιηϋ ΐ々^87Ν :厚度·· 2〇埃>1〇+鎂攙雜的氮化鎵，厚度：4〇埃 總厚度：640埃 第二接觸層9 -----— Ρ型氮化鎵接觸層10 ~ ' ' --------— 氮化鎵，厚度：2000埃 ~~ ---- 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 、，LED裝置係以實例23之相同方式製造，但主動層7係以下 述方式^成。第一井層係由攙雜矽至1 X 1 〇18/立方厘米之 In〇.4Ga〇.0N製成’而第二至第五井層係由未經攙雜的 Ino^Gao^N氣成。五層阻擋層及四層井層以第一阻擋層+後 旗夕的第井層+第二阻擋層+未經攙雜的第二井層+第三 __-58_ ζ紙張尺度適用中國國^τ^ΰ^Γ〇—χ 297ϋ~~-- 批衣------1Τ------^ * * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
51130C A7 B7 五、發明説明（56 ) 阻擋層+未經攙雜的第三井層….+第五阻擋層順序交替疊 層，結果獲得呈多重量子井構造的主動層7，總厚度爲1370 埃。根據實例24也可製造具有高發光輸出的LED裝置。 實例25至29 · 表25至29分別顯示實例25至29之LED裝置之疊層構造。 表25 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N，厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/InM9Gaa91N :厚度：20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/Ii^GawN，厚度：30埃） x6+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1930埃 Ρ型多層護套層8 (氮化嫁’厚度：4〇埃/In_Ga〇.9iN ;厚度：20埃） x5+氮化鎵，厚度·· 40埃 總厚度：340埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------裝------訂------線 4 * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
51130C A7 B7 五、發明説明（57 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表26 層 组成 緩衝層2 Al〇.25Ga0.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化嫁’厚度：4〇埃/In_Ga〇.9iN ;厚度·· 20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度·· 340埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：250埃/Ina3Gaa7N，厚度：30埃） x5+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1650埃 ρ型多層護套層8 (氮化鎵，厚度：40埃/In_Ga(),)iN ;厚度：20埃） χ5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 ---------1------IT------# - (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）
M130C A7 B7 五、發明説明（58 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表27 層 組成 緩衝層2 Al0.25pa()75N，厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/碎攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氣化嫁’厚度：40埃/In_Ga〇9iN ;厚度·· 20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃. 總厚度·· 340埃 主動層7 (氮化鎵，厚度：200埃/Ir^Gao^N，厚度：30埃） x4+氮化鎵，厚度：200埃 總厚度：1120埃 ρ型多層護套層8 (氮化嫁’厚度：40埃/In〇〇9Ga().9iN ;厚度：20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃、 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 ---------1------1T------# - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -61 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
51130C A7 B7 五、發明説明（59 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表28 層 組成 緩衝層2 Alo.25Gao.75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/珍攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度·· 4〇埃/In_Ga〇.9iN ;厚度：20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 主動層7 氮化鎵，厚度：250埃+矽攙雜Ino.35Gao.65N，厚度 :30埃+(氮化鎵，厚度：250埃/未經攙雜Ina35Ga().65N ，厚度·· 30埃)χ5+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度·· 1930埃 ρ型多層護套層8 (氮化鎵，厚度：40埃/In_Ga〇.91N，厚度：20埃） χ5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度：2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層1〇 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 I n I :‘ 批衣 訂 I n線 曾 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -62- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
51130C A7 B7 五、發明説明（60 ) 表29 層 組成 緩衝層2 Al〇25Ga〇75N ’ 厚度：100埃 未經攙雜氮化鎵層3 氮化鎵，厚度：1.5微米 η型接觸層4 矽攙雜氮化鎵，厚度：4.165微米 η端第一多層膜5 氮化鎵，厚度：3000埃/矽攙雜氮化鎵，厚度： 300埃/氮化鎵，厚度：50埃 總厚度：3350埃 η端第二多層膜6 (氮化鎵，厚度：40埃/In_Ga〇.9iN ;厚度：20埃） x5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 主動層7 氮化鎵，厚度：250埃+矽攙雜In^Ga^N，厚度： 30埃+(氮化鎵，厚度·· 250埃/未經攙雜InG.4Ga0.6N ，厚度：30埃)χ3+氮化鎵，厚度：250埃 總厚度：1370埃 ρ型多層護套層8 (氮化鎵，厚度：40埃/Ino.Wa^N，厚度：20埃） χ5+氮化鎵，厚度：40埃 總厚度：340埃 第二接觸層9 氮化鎵，厚度·· 2000埃 Ρ型氮化鎵接觸層10 鎂攙雜氮化鎵，厚度：1200埃 -----------批衣------II------# » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實例25至29 LED裝置分別係以實例20至24之相同方式 製造，但η端第二多層膜6以及p型護套層8係以下述方式形 成。後文將説明根據本發明之LED裝置之η端第二多層膜6 及Ρ型護套層8。 (η端第二多層膜6及ρ型多層護套層8) 未經攙雜的氮化鎵製成的第二氮化物半導體層於η端第 -63- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 61 五、發明説明（ 二層脸5上生長至厚4〇埃。其次於8〇〇£^使用tMG、tmi 及氨氣生長未經攙雜的In。MGa"iN製成的第—氮化物半 導體層至厚20埃。重複此等處理。第二氮化物半導體層以 及：「氮化物半導體層係以此種順序交替疊層，各五層以 及取後’氮化嫁製成的第二氮化物半導體層生長至厚4〇埃 士此开y成呈起曰曰格結構形式的η端第二多層膜6，具有總 厚度340埃。 颂似11¾第一多層膜6之多層膜形成於主動層了上，結果獲 得P型多層護套層8。根據實例25至29也可製造具有高發光 輸出的LED裝置。 比較例1 比車父例LED裝置係以實例丨之相同方式製成，但緩衝 層2係以未經攙雜的氮化鎵製成。 比較例2 比較例2又LED裝置係以實例2之相同方式製成， 但緩衝 層2係以未經攙雜的氮化鎵製成。 "如則述，根據本發明，提供n型半導體疊層，其中氮化物 半導體層可形成而具有良好結晶性以及一種使用該疊層之 半導體裝置。 雖然已經參照附圖據實例完整説明本發明，但此處須了 解热睹技蟄人士顯然易知多種變化及修改。因此除非此等 又化及修改例悖離本發明之精髓及範圍，否則皆需視爲含 括於本發明之範圍。 ---------1------1T------# 崤 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -64

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 1. 、申請專利範圍 種N型氮化物半導體疊層，包含 一基板； 一由AlaGa^N (〇.05gag〇.8)所製成的緩衝層，其係 形成於基板表面上·；以及 層氮化物半導體層，其係形成於緩衝層上。 2·如申請專利範圍第1項之Ν型氮化物半導體疊層， 其中孩緩衝層係由AlaGai_aN (〇.lgag05)製成。 3·如申請專利範圍第2項之N型氮化物半導體疊層，其中該 〜而氮化物半導體層包含未經攙雜的(〇 $ b<：[) ’孩層係形成於緩衝層上；以及一層含有n型雜質之1^型 接觸層其係形成於未經攙雜的AlbGaNbN層上。 4.如申請專利範圍第3項之N型氮化物半導體疊層， 其中該η端第一多層膜係形成於〇型接觸層上且包含未 經攙雜的底層。 5·如申請專利範圍第4項之Ν型氮化物半導體疊層， 其中η端第一多層膜進一步包含以η型雜質‘雜的中層 其係形成於未經攙雜的底層上。 6. 如申請專利範圍第5項之Ν型氮化物半導體疊層， 其中該η端第-多層膜進一步包含—層未經挽雜的頂 層其係形成於以η型雜質攙雜的中層上。 7. 如申請專利範圍第5項之Νϊ|氮化物半導體藏層， 其中η型接觸層之厚度係大於含括於η端；：多層膜内 邵的攙雜η型雜質的中層厚度。 8. 如申請專利範圍第6項之Ν型氮化物半導體疊層， ^ ^--------^---------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 -65- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 2中該未經攙雜的頂層具有厚度係小於於1)端第一多 層膜的未經攙雜的底層厚度。 9.如申請專利範圍第3項之N型氮化物半導體疊層，其中該 未、，工攙 4 的 AlbGaNbN層係由 AlbGauN (O.OOl g b g 0 1) 製成。 .如申叫專利範圍第3項之N型氮化物半導體疊層，其中該 n型接觸層具有厚度於6至20微米範圍。 11. 一種半導體裝置，其包含一個n型氮化物半導體疊層形成 於基板上的緩衝層上，該11型氮化物半導體疊層係經由疊 層多層η端氮化物半導體層以及多層p端氮化物半導體層 且有主動層插置於其間形成， 其中该緩衝層係由AlaGaNaN (0.05 g a S 〇·8)製成。 12. 如申請專利範圍第Η項之半導體裝置，其中該緩衝層係 由 AlaGabaN (0.1Sag〇.5)製成。 A如申請專利範圍第12項之半導體裝置，其中該n端氮化物 半導體層包含未經攙雜的AlbGa^bN (0 g b<l)其係形成 於緩衝層上；以及一層含有η型雜質的η型接觸層其係形 成於未經攙雜的AlbGai.bN層上。 14.如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中η端第一多層 膜係形成於η型接觸層上且包含未經攙雜的底層。 15·如申請專利範圍第14項之半導體裝置， 其中該η端第一多層膜進一步包含一層攙雜η型雜質的 中層其係形成於未經攙雜的底層上。 16·如申請專利範圍第1 5項之半導體裝置， ----;---------^-----------------線 a (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -66 - 51130C A8 B8 C8 D8 >申請專利範圍 其中該η端第一多層膜進一步包含一層未經攙雜頂層 ’其係形成於攙雜η型雜質的中層上。 17·如申請專利範圍第丨5項之半導體裝置， 其中該η型接觸層具有厚度大於含括於n端第一多層膜 内部的攙雜η型雜質的中層厚度。 18.如申請專利範圍第1 6項之半導體裝置， 其中該未經攙雏的頂層具有厚度小於η端第一多層膜 之未經攙雜的底層厚度。 19·如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中該未經攙雜 的 AlbGauN層係由 AlbGaNbN (0.001 g b S 0.1)製成。 20.如申請專利範圍第丨3項之半導體裝置，其中該n型接觸層 之厚度係於6至20微米之範圍。 21·如申請專利範圍第丨4項之半導體裝置，其中該主動層係 由IricGa^cN (0<c<l)製成；以及η端氮化物半導體層進一 步包含一層η端第二多層膜形成於η端第一多層膜上，且 係經由疊層IndGauN (0<d<l，d<c)之第一氮化物半導體 層以及IneGaNeN (0 S e< 1，e<d)製成之第二氮化物半導^ 層形成。 ^ ----：---------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制衣 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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