TW575899B

TW575899B - Semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor, and LED lamp and LED display

Info

Publication number: TW575899B
Application number: TW91121009A
Authority: TW
Inventors: Hiroshi Nakatsu; Takahisa Kurahashi; Tetsuroh Murakami; Shouichi Ooyama
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-02-11
Also published as: JP2003163368A; JP4054631B2; US7285436B2; US20050012456A1; US20030048822A1; US6794688B2

Description

575899 五、發明説明（發明背景本發明係關於_插主道_ ^ r “，s 種+¥體發光裝置，例如用於磲亍哭先學通訊與相似物之發光H …貝不為，太發明進一乎Μ 且亦關於其製造方法。 V關於一種發光二極體示器’無論何者皆具有此一半導體發光Γ置極體顯 =色已:展出高強度發光二極體()，其發射紅 1 ...波長之光線。此乃建立在直接過渡m-ν族化入物半導體材料之曰- 、5 ”寸之曰曰體生長技術已顯著改進之事於屬於III-V族仆人铷尘道触> , ^ n ,一私化口物+導體之任何半導體，晶體生長變為可订一使用4些直接過渡材料之發光二極體，由於其高輸出N強度發射之能力，已廣泛地作為高強度發光二極體燈二例如1外顯示板，顯示器使用之光源，例如用於低功率消耗手提裝備之指示燈，及藉由塑膠光纖之光學傳輸與光學通訊之光源。作為該類之新式高輸出，高強度發光二極體，已知有使用磷化鋁鎵銦（A1GaInp)基料之發光二極體，如圖n所示。該發光二極體藉由下列方法製造。即，於一 η型砷化鎵（GaAs)基板1上，依序堆疊：一 η型砷化鎵緩衝層2 ; 刀月文型布拉格反射器（distributed Bragg reflector)層（#質濃度：5xl017 公分-3)4，it^(AlxGaix)〇5iIn()49P(x=〇45)與型Al0.5iIn0.49P交替堆疊之多層薄膜所形成；一 η 型（AlxGaNx)0 51In0 49P 下層包層（cladding layer) ( OSxSl，例如x=1.0 ;厚度1.0微米；摻質濃度·· 5xl〇17公分-3)5 ; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 575899 B7 五、發明説明（2 ) P ( xGai-x)o.5iIn〇 49p 作用層（active layer) ( OSxSl，例如 X 〇·42 ’厚度〇·6微米；摻質濃度：ΙχΙΟ17公分-3)6 ;及 (χ<^αι-χ)〇·5ΐΙη〇49ρ 上層包層（〇<χ<ι，例如 χ=；[·〇 ; 厚度· 1.0微米；摻質濃度：5χ1017公分-3)7 ; 且進一步於其上形成： Ρ 型（AlxGaNx)vIn“vP 中間層（χ=〇2 ; ν=〇·4 ;厚度：〇15 微米；摻質濃度lxl〇18公分·3) 8 ; . (x ai-x)vIn“vP 電流分佈層（current spreading layer) (^~~〇.05 y V^O 〇5 * m rfr ’尽度：l·5微米；摻質濃度：5xi〇1S公分·3) 10 ;及 η 5L &化嫁（Gap)電流阻擋層（⑶汀伽bl〇cking layer)(厚 .度：〇·3微米；摻質濃度：lxlO18公分。、之後，η $碟化鎵電流阻擋層9藉由正常微影方法，接受 k擇〖生蝕刻，使得圖中所示之其5〇微米至微米直徑部分保留，而移除其周圍部分。再生長一 p型（AlxGai-x)vInJ電流分H(㈣.05 ;叫.95 ;厚度：7微米；摻質濃度： ^ a刀）1 〇，以此方式覆蓋由於移除n型磷化鎵電流阻 j曰9暴路之P型（A1xGai-x)vInUvP電流分佈層頂部，及覆蓋η型碟化鎵電流阻擔層9。最後，於Ρ型電流分佈層10上沉積，例如，金-鈹(细-)薄膜4 /專膜形成為例如環形，以與發光區域相反，從而形成- ρ型電極12。同時，於钟化嫁基板^表面形成例如，由此積金-鋅（Au-Zn)薄膜形成之一 n型電極丨丨。此處需注意’為簡易目的，鋁對鎵之比例X ,鋁與鎵總 575899 五、發明説明（對於其他III族元素之屮加』、、 ’、彳V，或相似物將於下列敘述適當地省略。關於P型石粦化|呂鎵銦雷亡 I /爪刀佈層10，鋁成分，丨X丨丨與銦成分 (1-V)設定為低值，如先前 ^ 便何电流分佈層對於該磷化铭鎵銦基料發光二極，紅之55〇耄微求—670毫微米發射波長範圍為可穿透，低電阻率’且與P側電極產生歐姆接觸 (即，㈣.〇5，㈣·95)。於碌化㈣銦基料發光二極體，通常，石夕作為η型換質，曰拉从 , ^且鋅作為P型摻質。再者，作用層之導電類型通常為P型。曰使用砷砷化鎵 (AlxGai•丄Ιηι·νΡ基料發光二極體之基板，通常化鎵基板以獲得與個別層材料之晶袼一致。然而，〜〜基板具Μ2電子伏特㈣之能帶間隙（band gap)，較（AlxGai· 基料半導體低，使得砷化鎵基板將吸收55〇毫微米至670毫微求之光、線，其為（A1xGaUx)vIni.vP基料半導體之波長範圍口此，由作用層發射之光線，朝向基板側發射之光線將於晶片内吸收，且無法引出外部。因此，對於 (AlxGaUx)vInUvp基料發光二極體，為製造高效率，高強度之發光二極體，重要的是提供一 DBR (分散型布拉格反射益）層4，於其中低折射係數層與高折射係數層一個接著一個結合，介於砷化鎵基板丨與作用層6間，如圖丨丨所示，以便經由多重反射獲得增強反射比。於圖丨丨之該範例，不吸收作用層570毫微米發射波長之（A1〇 65Ga〇 35)〇 5ιΙη〇 μ (折射係數：3·51)，選擇作為高折射係數材料，且AiQ5iIn_p (折射係數· 3.35 )’選擇作為低折射係數材料，且個別低折射本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 575899 A7 ______B7 五、發明説明（4 ) 係數層與高折射係數層之光學薄膜厚度設定為與發射波長 λ相關之λ /4。這些材料交替堆疊至丨〇對程度，以便增強反射比，藉此總反光層反射比約為50%。於提供此一填化 - 紹鎵銦基料反光層情形，反射比特性與對數關係示於圖 _ 13Α。圖中”AmiP/Q(0.4)” 符號指示使用（A1〇 65Ga。35k5iInQ π 與Alo ylno·49?對之特性。相似地，’’AlInP/Q(〇.5)，，符號指示使用（八1〇.55〇80.45)0.5办0.49?與Α10.51Ιη0·49Ρ對之特性。藉由採用該反光層，與無提供反光層情形相比，晶片發光強度可由 20改進至35。已知’若晶體層厚度為’’d’’且折射係數為”η "，則光學薄膜厚度為”nd”。如圖12所示’於（ALGadvIn^p基料發光二極體，使用一反光層14，其藉由堆疊一對AlxGaixAs與砷化鋁（A1As)形成’且其與砷化鎵基板具晶格一致。於提供此一神化鋁鎵 (AlGaAs)基料反光層14情形，反射比特性與對數關係示於圖13B。於圖中，以”Α10.ό()”表示之虛線顯示提供一反光層之特性’其藉由選擇不吸收作用層57〇毫微米發射波長之 Alo.wGamAs (折射係數：3·66),作為高折射係數材料，並選擇砷化鋁（折射係數·· 3.10)作為低折射係數材料，且接著成對交替地堆疊這些材料而形成。相似地，於圖中以 _ ”AW’表示之虛線顯示使用一對a1q 7QGaQ 3qAs與砷化鋁之彳特性’且於圖中以”Al0·75”表示之實線顯示使用一對 AlowGawAs與砷化链之特性。由於此，於選擇 (折射係數：3·66 )作為高折射係數材料，並選 ~ 8 - 本紙張尺度適用巾g g家標準(CNS) Α4規;^(21Q><297公董) --------- 575899 五、發明説明（5 ) 擇石申化铭（折射係數：3.1Q)作為低折射絲材料之情形，便可能提供比圖13A所示情形較大之折射係數差，复中反光層之總反射比約可至60%。藉由採用該反光層，^提供反光層情形相比’晶片發光強度可由2〇mcd改進： mcd。於該關聯，由圖13A與13B可理解，為獲得9〇%或更高之高反射比，其將允許發光強度改進兩倍或更多，構成：光層4 ’ 14之半導體層對數需3()或更多。此乃因非常小之折射如數差，其於（AlxGai x)〇 5iInG 情形為 0·18，且於 AlAs/AlxGaNxAs 情形約為 ο.%。然而，提供30對或更多數目將使生長時間延長，其將導致較低大量產率。此外，小折射係數差將使反射光譜之半值寬度（half-value width)變窄，其中反光層之厚度僅輕微改變將使反射光譜大量地偏移，使得其難以獲得發射波長與反光層間之一致，其將導致較低產率且因此較低大量產率。此外，當對數增加，僅反光層將使層厚度成為3微米或更多’其中磊晶生長後之基板將易於彎曲或變形，其使基板難以接受隨後方法。這些情形於使用其他不同材料之半導體發光裝置亦相同，不限於鱗化鋁鎵銦基料。發明概述因此’本發明之一目的在於提供可有效引出由作用層發射之光線至外部之一半導體發光裝置。本發明之另一目的在於提供可以大量產率製造此一半導 9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）訂線 575899 -- B7 五、發明説明（6 體發光裝置之一半導體發光裝置製造方法。本發明之再另一目的在於提供具有此一 _導體發光裝置之一發光二極體燈與發光二極體顯示器。 1為達到上述目的，本發明之半導體發光裝置具下列構造。即’本發明之半導體發光裝置藉由於一半導體基板上堆&複數層开i《，&含由i ±特定波長光線之半導體所構成之—作用層。此外，半導體發光裝置包含於半導體基板與作用層間所提供之一第一反光層，且具一主反射部分，包括含有紹或間隔之電介質’及由含有銘之半導體層所構成之一次反射部分。於本發明之半導體發光裝置’介於半導體基板與作用層反光層，具一主反射部分，包括含有紹或間隔貝，及由含有鋁之半導體層所構成之-次反射層。反光層：主反射部分，由於其包括含有链或間：之 ^貝’斤射係數”η”變為較由含有銘之半導體層所形成 ^人反射層低。因此，由作用層發射之光線藉由第一反光曰之主反射部分，以高反射比反射部分置於必要區域，例如’作用，上反光層之主反匕匕用層上無電極之區域，則由作用層發射之光線藉由第一反一、入7L禮之主反射部分反以便至外部而不為電極所阻可有效“外部。由作用層發射之光於一具體實施例，半導體發光裝置進一一光層與作用層間所提供之一第二反光層，^ §於，一反對低折射係數材料層與高折射係、數材料層形:。由堆宜複數 L_____ _ 10_ 本纸張尺度適用中國國家~ifCNSM4規格㈣五、發明説明（7 ) 丹篮1苑例之半導體發光用層間為一第二反光層，光層與作層與高折射係數材料層形成。數材科因此，由作用層發射之弁綠可進一步有效引出外部。此外， Λ 分之低折射係數,ν，，即使…：―反光層主反射部獲得高反射比。卩使具二反光層對數，可較希望地，第二反光居A · (DBR) 〇尽為一分散型布拉格反射器於半導體發光裝置之—具體實施例，半導體基板為第一導電類型，且於作用層上提供二 t、第一冷電類型電流分佈層。該半導體發光裝置進-步包含於電流分佈層内特定區域提供之第-導電類型電流阻擋層，及於電流分佈層頂部表面，且對應電流阻擋層之區域提供之電極層。此外，第一反光層之次反射部分置於對應電流阻擋層之區域，且第一反光層之主反射部分置於對應電流阻擋層周圍之區域。 =該-具體實施例之半導體發光裝置，於電流分佈層内特定區域提供之電流阻擋層，阻礙由電極層注入電流分佈曰之％ Μ，且因此流入較多部分至電流阻擋層周圍區域。結果，於對應電流阻擋層周圍之作用層部分產生較多光線 ‘射因第一反光層之主反射部分置於對應電流阻擋層周圍之區域’由對應電流阻擋層周圍之作用層部分發射之光線’藉由第一反光層之主反射部分反射，以便至外部而不為電極所阻礙。因此，由作用層發射之光線可有效引出外部。 —- 11 -本紙張尺度it财準(CNS) Α视格(21Qx挪公爱) 575899 A7 B7 五、發明説明（8 ) 於半導體發光裝置之一具體實施例，第一反光層之次反射部分由 AlxGai.xAS，（AlxGai_x)vIni_vP，（AUGa^AhN， (AlxGaUx)vIni_vAs，與（AlxGaUx)vIni_vSb (其中 0<xSl 且〇<v<1 ) 中選擇之任何一種半導體形成，且第一反光層之主反射部分由Al〇y (其中y為一正實數）或間隔形成。於此，氧化紹一律以Al〇y表示，且Al〇y與Alx〇y同義（其中X與y為正實數）。此外，假設代表成分之，，X”，”v”，，y，與相似物下標，可於不同化合物間使用個別值。於半導體發光裝置之一具體實施例，第一反光層之次反射σΡ刀’由AlxGai-xAs層與AlzGai_zAs層交替堆疊之多声薄膜’（AlxGabJvInbvP層與（AlzGa^JvInbvP層交替堆疊之多層薄膜’（AlxGai.JvIn^vN層與（AlzGai-JvIn^N層交替堆疊之多層 /專膜，（AlxGabJvIn^As 層與（AlzGa^JvInbvAs 層交替堆疊之多層薄膜’及（AlxGai'x)vInUvSb層與（AlzGau丄Ini vSb層交替堆豐之多層薄膜中選擇之锋何一種多層薄獏形成（其中 0<χ<ζ<1且0<ν<1 )，且第一反光層之主反射部分，由μ & As ’（AlxGai-x)vIni-vP ’ ㈧xGaKx)&^ (AlxGakhlrii-vSb (其中0<xsi且〇<ν<ι )中選擇之任何—種半導體之多層薄膜形成，與形成次反射部分之多層薄膜一致，且Al〇y層（其中y為一正實數）或間隔層，乃交替堆疊。如前述連同先前技藝，為增強光線引出效率，藉由反光

層獲得高反射比，以達到較高亮度與較高輪屮和丄c L j利tt;，假如反光

A7 '^^ _____ B7__ 五、發明説明（9~) '~ 層為單層，需於定義反光層·反射表面之兩層間獲得較大折射係數差。此外，當反光層由多層薄膜形成時，需於構成反光層之半導體薄膜對間獲得較大折射係數差。然而，例如，於（AlxGai.x)vIni_vp基料發光二極體情形，不吸收光線且與作用層晶格-致之材料限定於（AlxGai.x)vIni vP基料或 AlxGa^As基料，於兩者情形皆為化合物半導體材料’其中折射係數至多僅可約於2.9至3.5範圍内改變。另一方面，本發明反射層之原理圖式示於圖丨。該結構為’於半導體基板’V，上，α此順序，沉積藉由氧化砷化鋁形成之八1〇7氧化物層”b"，及AlxGabXAs層，為反光層”c”，其乃藉由交替堆疊高折射係數半導體材料與低折射係數半導體材料形成，與作用層” d"。與此對照，先前技藝不包含Al〇y氧化物層”b”。藉由所示配置，可於反光層，，c，，與 A10y層”b”間提供最大約〇.6至ι ·4之折射係數差。因此，反光層c與Al〇y層”b’’間介面之反射比變為較大，而得以獲 4于與正常反光層相比較大之反射比。例如，如圖2所示，根據本發明’與未提供Al〇y層情形相比（先前技藝），可後得較高之反射比，且可增加反射光譜之半值寬度（具高反射比之波長範圍變寬）。同時，根據本發明之另一反射層原理圖式示於圖3。該結構為’於半導體基板”a”上，以此順序，沉積反光層，，f，， ’其藉由交替堆疊珅化鋁層與AlxGa^As層形成，且進一步將神化链層改變為A1〇y層（其中y為一正實數），，b”，及沉積作用層d與常見石申化紹層及ALGahAs層交替堆疊之反 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) B7 575899 五、發明説明（10 ) 光層相比，蛊此斜。宁。?、，可於Al〇y層與AixGai_xAs層間提供最大可約為〇·6至〗 . ,,.之折射係數差。結果，反光層，，Γ之反射特性如圖4所+ w _ 久幻 μ 示最大值為99%之高反射比，且苴波長範圍亦變賞。 /、、、此外，因落於必要波長範圍外之光線反射比急遽下降，择％喜 9矣半‘體發光裝置之顏色I包和度，此為另於圖1情形’即使層厚度具變化或波動，反射比 Α反射光瑨較不易受變化影響，因此可獲得大量產率。、鋁/、氧具強烈鍵結，極易氧化，且僅置於空氣中，將形成鋁氧化物。然而，僅由上述自然氧化形成之鋁氧化物薄膜特性較差’例如於薄膜中具大量空隙。因此，例如，於攝氏300至400度溫度，將AlxGai_xAs層（尤其，鋁成分接近 1)置於水蒸氣大氣，允許鋁藉由高溫水蒸氣氧化，以形成車乂穩定之Al〇y層（例如，美國專利第5,517,〇39號說明書，或

KemChl Iga等，’’平面發射雷射之原理與應用（Fundamentals and Applications of piane Emission Laser)"，Kyoritsu Shuppan Κ·Κ·，1999年六月，105-113頁）。該Al〇y層，由於為氧化物（電介質），折射係數”n，，較半導體材料低許多，ηθ.5至 1·9。因此，藉由將AlxGaNxAs層改變為A10y層以降低折射係數’可增強由作用層發射之光線反射比。因此，即使具較少之反光層對數，可獲得高反射比，且由作用層發射之光線可有效引出外部。此外，由於Al〇y層為氧化物（電介質），能帶間隙較大，且對於藍色至紅色可見光區域為可穿透。因此，根據本發明，可形成高品質之反光層，其對於波長具非常小依存 14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） .裝訂線 575899 A7 ___________ B7 五、發明説明（11 ) 性，且其接近100%之反射比。由於此，不再需費力選擇鋁成分，其對發射波長無吸收，與先前技藝之半導體材料所構成之反光層有關。根據本發明，與未提供Al〇y層情形（先前技藝）相比，可獲得高反射比，且可增加反射光譜之半值寬度。結果，即使反光層之層厚度具變化或波動，反射比與反射光譜較不易受變化影響，因此可獲得大量產率。因構成反光層之低折射係數鋁豐富（A1 rich)層”f2，，，變為具更低折射係數之Al〇y層，可增強由作用層發射之光線反射比。因此，即使具較少之反光層對數，可獲得高反射比’且由作用層發射之光線可有效引出外部。例如，如圖 4所不，根據本發明，與A1〇y層未改變為A1〇y層情形（先前技蟄）相比，可獲得較高之反射比，且可增加反射光譜之半值寬度。結果，即使反光層之層厚度具變化或波動，反射比與反射光譜較不易受變化影響，因此可獲得大量產率〇圖5顯示根據本發明之反光層，與先前技藝相比，反射比與對數依存性。於圖中，彼此連接” •”標記之實線，顯示根據本發明使用一對低折射係數Al〇y層與高折射係數 AluoGauoAs層之特性，而其他線β1 , ρ2 , ρ3，顯示使用已知對數之特性。更具體地，β1顯示使用一對 Alo.^GawAs層與砷化銘層之特性，％顯示使用一對 Al〇.7〇Ga0.3〇As層與砷化鋁層之特性，ρ3顯示使用一對 A1〇.6〇Ga0.40As層與石申化銘層之特性，β4顯示使用一對 -15 -

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(AluoGaQ.Wonlno.wP層與Al051lnQ49p層之特性，且β5顯示使用一對（A1〇.5〇Ga〇.5〇)〇.5iIn0.49P 層與 Al0 51Ιη0.49Ρ 層之特性。由圖中可知，根據本發明，反光層，由於其大折射係數差，即使具較少對之反光層，可達到幾乎1〇〇%之反射比。因此，可減少生長日τΓ間且可獲得大量產率。製造本發明半導體發光裝置之方法具下列構造。即，製造本發明半導體發光裝置之方法為，於半導體基板上，堆疊複數層，包含由產生特定波長光線之半導體所構成之作用層。此外，該方法包含步驟·· 於半導體基板與作用層間’提供一鋁豐富層，其於複數層中鋁比例較其他任何一層高；將堆疊複數層之晶圓分割為晶片，從而使鋁豐富層之側面暴露；及由暴露側面，氧化含於鋁豐富層之鋁，從而使鋁豐富層之周圍部分改變為A10y層。於本發明之半導體發光裝置製造方法，鋁豐富層之周圍部分改變為Al〇y層（電介質），以降低折射係數，藉此可增強由作用層發射之光線反射比。因此，由作用層發射之光線可有效引出外部。於製造半導體發光裝置方法之一具體實施例，氧化含於鋁豐富層内鋁之步驟，乃藉由將鋁豐富層側面暴露之晶片置於水蒸氣實行。於製造半導體發光裝置方法之一具體實施例，水蒸氣乃藉由已通過沸水之惰性氣體，引入至链豐富層側面。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 575899 A7 --____ B7 五、發明~~- 於製造半導體發光裝置方法之一具體實施例，氧化含於鋁豐富層内鋁之步驟，乃於攝氏300至4〇〇度溫度之大氣下具4丁。於具體實施例，製造半導體發光裝置方法進一步包含藉由蝕刻，移除形成於鋁豐富層周圍部分之A10y層之步驟。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，因移除 A1〇y層形成之間隔區域折射係數為}，於作用層背面之晶片周圍部分可獲得接近全反射之狀態。因此，由作用層發射之光線可有效引出外部。此外，根據本發明，提供一發光二極體燈，其包含上述定義之半導體發光裝置。於务光一極體燈之一具體實施例，如該半導體發光裝置，完整提供彼此具不同波長之複數個半導體發光裝置，且半導體發光裝置以其彼此可獨立供給電流之方式連接。此外，根據本發明，提供一發光二極體顯示器，於其中上述定義之發光二極體燈以矩陣排列。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包括於作用層上，對應於未改變為Al〇y層之鋁鲎富層餘留部分之區域，形成作為電力導電之一電極步驟。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，於作用層上，對應於未改變為Al〇y層之銘豐富層餘留部分之區域，形成一電極。因此，鋁豐富層中，對應於已改變為 A10y層部分之區域可防止為電極所佔據。因此，由作用層 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 575899 A7 B7 --^~~14~~ -----_______ 五、發明説明（）產生且由A1〇y層反射之光線可有效引出外部，而不為電極所阻礙。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包人在對應於未改變為Al〇y層之紹豐富層餘留部分之區域，二成一電流阻檔層以阻擋電流之步驟。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，用於阻擋電流之電流阻擋層’形成在對應於其餘留部分未改變為 Al〇y層之區域。因而’與未形成電流阻擋層之情形相比，較大量電流流經對應於A10y層之區域。因此，由作用層產生且由AlOy層反射之光線可有效引出外部。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，其中反光層藉由父替堆豎一含有链且具特定链成分之層，與一 Al〇y層形成’且於形成反光層之層中，並與含有鋁之層相鄰且改變為AlOy層之一層厚度，設定為四分之一波長。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，進一步包含’將層分割為晶片後’將鋁豐富層由其暴露末端面改餐:為AlOy層之步驟’其中未改變為Ai〇y層之銘豐富層餘留部分，結構與作用層上之電極相符。於泫一具體貫施例之半導體發光裝置製邊方法，不再需費力選擇鋁成分，其對發射波長無吸收，與先前技藝之半導體材料所構成之反光層有關。於本發明半導體發光裝置之另一型態，提供一半導體發光叙置’其於半導體基板上具一產生特定波長光線之發光層’半導體發光裝置進一步於半導體基板與發光層間，包 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 575899 A7 B7

五、發明説明以便反射由發光含一折射係數隨層方向變化之半導體層層發射之光線。 w ,丨、/口泊/言疋I万向，即，沿著層延伸之方向（平面方向）。於本發明之半導體發光裝置，於半導體基板與發光層間，提供一折射係數隨層方向變化之半導體層，以便反射由發光層發射之t線。該半導體層之折射係數設定為於必要區域較⑯’例如’發光層上無電極區域，藉此由發光芦發射之光線反射比可增強。因此，即使具較少反光層對數’可獲得高反射比’I由發光層發射之光線可有效引出外部。 —如前述’為藉由反光層獲得高反射比，以增強光線引出效率’達到較高亮度與較高輸出’需於構成反光層之一對半導體薄膜間獲得較大折射係數差。，然而，例如於⑻如丄up基料發光二極體情形’無光線吸收且與發光層：晶才。致之材料限於（AlxGai x)vIni vP基料或八抑1.▲基料，其於任-情形為化合物半導體材料，#中折射係數至多僅可約於2.9至3.5範圍内改變。，因此，作為本發明製造半導體發光裝置方法，提供一半導體發光裝置製造方法，包含於半導體基板上，提供產生特定波長光線之發光層之步驟，該方法進一步包含於半導體基板上，以此順序沉積一層與發光層之步驟，並使於層方向之部分从〜心層改變為A叫層（其中y為一正實數）。易氧化，且當其置

AlxGaNxAs層内之鋁與氧強烈鍵結於空氣中，將形成鋁氧化物。因此， . ^ 、躡氏300至400度溫度之水务氣内氧化AlxGaNxAd (尤其，^分,，χ,，接糾，將允許形成穩定之A10y層。該A10y層，由於為含有铭之氧化物，折射係數〃n〃遠低於半導體材料，η = 2 5至^ 9。因此’藉由將AlxGai-xAs層改變為叫層，使得折射係數降低’可增強由發光層發射之光線反射比。因此，即使具較少之反光層對數’可獲得高反射比’ i由發光層發射之光線可有效引出外部。此外’ A10y層’由於為氧化物，能帶間隙較大，且對於可見光區域為可穿透，尤其於56〇毫微米至65〇毫微米區域’其為（AlxGai.丄In|.vP基料發射區域。因此，根據本發明’可形成-高品質反光層’其對於波長依存性很小，且其反射比接近100%。由於此’不再需費力選擇銘成分，其對於發射波長無《’與先前技藝之半導體㈣所構成^ 光反射層有關。於一具體實施例之製造半導體發光裝置方法，如圖丨所二 AlxGaNxAs層，南折射係數材料與低折射係數材料交替地堆疊之反光層，，c”，及一發光層”d„，.以此順序沉積於-半導體基板’V，上’且接著於層方向之部&八咖一層改變為Al〇y層”b"(圖i，然而，僅顯示已改變為Ai〇y層區域）。藉此配置，可於反光層”c"與A1〇y層”b”間提供最大約為0.6至1.4之折射係數差。因此，於反光層”c，，與μ%層"b，，間介面之反射比變為較大，故與正常反光層相比，可獲得 -20- 575899 A7 B7

較大反射比。例如，如圖2所示，根據本發明，與未提供 Al〇y層情形相比（先前技藝），可獲得較高反射比，且可增加反射光譜之半值寬度。結果，即使於反光層之層厚度^ 變化或波動，反射比與反射光譜較不易受變化影響，因此可獲得大量產率。於一具體實施例之製造半導體發光裝置方法，如圖3所示，一高折射係數半導體材料”fi”與低折射係數A：UGanAs 層’'f/ (其中0<χ^1)交替地堆疊之反光層”f，，及一發光層，，d，，，以此順序沉積於一半導體基板”a，，，上，且接著於層方向之斗力AlxGaUxAs層"f/’改變為Al〇y層（圖3 ,然而，僅顯示已改變為A10y層區域（虛線）。藉此配置，構成反光層之低折射係數AlxGaNxAs層"f/，變為具更低折射係數之Α1% 層，而可增強由發光層發射之光線反射比。因此，即使具較少反光層對數，可獲得高反射比，且由發光層發射之光線可有效引出外部。例如，如圖4所示，根據本發明，與 AlxGaUxAs層未改變為Al〇y層情形相比（先前技藝），可獲得較南反射比’且可增加反射光譜之半值寬度。結果，即使於反光層之層厚度具變化或波動，反射比與反射光譜較不易受變化影響，因此可獲得大量產率。圖5顯不與先前技藝相比，根據本發明之反光層反射比與對數依存性。根據本發明，反光層，由於其大折射係數差’即使具較少反光層對，可達到幾乎1〇〇%之反射比。因此，可減少生長時間且可獲得大量產率。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包含本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 575899 A7 _ B7 五、發明説明（18 ) ' 使於層方向之部分AlxGakAs層改變為A1〇y層，且之後移除 Al〇y層。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，因藉由移除AlOy層形成之間隔區域折射係數為1，於發光層背面晶片周圍部分可獲得接近全反射狀態。因此，由發光層發射之光線可有效引出外部。於一具體實施例’提供製造半導體發光裝置方法，包含於發光層上，對應於未改變為Al〇y層之ALGanAs層餘留部分區域，形成作為電力導電之電極之步驟。於该一具體貫施例之半導體發光裝置製造方法，於發光層上，對應於未改變為A10y層之AlxGaUxAs層餘留部分區域，形成一電極。因此，ALGakAs層中，對應於已改變為 Al〇y層部分之區域可防止為電極所佔據。因此，由發光層產生且由Al〇y層反射之光線可有效引出外部而不為電極所阻礙。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包含於發光層上，對應於未改變為A1〇y層之AlxGai_xAs層餘留部分區域，形成電流阻擋層以阻擋電流之步驟。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法’用以阻擋電流之電流阻擋層形成於發光層上，對應於未改變為 Al〇y層之AlxGakAs層餘留部分區域。因此，與未形成電流阻擋層情形相比，較大量電流流經對應於Al〇y層之區域。因此’由發光層產生且由Al〇y層反射之光線可有效引出外部。 -22- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 575899 A7 ----- B7 五、發明説明（19 ) 於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包含藉由交替堆疊具特定鋁成分之AlxGaUxAs層（其中0<xSl )與 A1〇y層，形成反光層之步驟，其中於形成反光層之AlxGalxAs 層間’且與改變為Al〇y層之AlxGai_xAs層相鄰之一層厚度，設定為四分之一波長。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，由發光層發射之光線反射比，進一步於對應A10y層之區域增強。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，包含由（AlxGa^JvIni-vP基料形成發光層之步驟。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，製造發射波長帶為560毫微米至650毫微米之半導體發光裝置。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，進一步包含有步驟，將層分割為晶片後，使AlxGai xAs層由其暴露末端表面改變為Al〇y層，其中未改變為A10y層之Α1χ(^ ^ 層餘留部分，結構與發光層上之電極相符。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，因 AlxGaNxAs層由其暴露末端表面改變為Al〇y層，可穩定及輕易地形成A10y層，因此可獲得大量產率。此外，因未改變為Al〇y層之AlxGai_xAs層餘留部分，結構與發光層上之電極相符，AlxGaNxAs層外，對應於已改變為Ai〇y層部分之區域’可防止為電極所佔據。因此，由發光層產生且由層反射之光線可有效引出外部而不為電極所阻礙。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，進一步包含有步驟，將層分割為晶片後，使AlxGai xAs層由其暴 -23 - 575899 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 露末端表面改變為A1〇y層，其中未改變為A1〇y層之AlxGahAs 層餘留部分，結構與電流阻擋層相符。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，因 AlxGaNxAs層由其暴露末端表面改變為A1〇y層，可穩定及輕易地形成Al〇y層，因此可獲得大量產率。此外，因未改變為Al〇y層之AlxGaUxAs層餘留部分，結構與電流阻擋層相符，大量電流流經對應於A1〇y層之區域。因此，由發光層產生且由AlOy層反射之光線可有效引出外部。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，其中 A1xGaNxP 層’ AlxInUxp 層或 AlxIlM xAs 層用以取代 AlxGai_xAs 層。此外，作為製造根據本發明之半導體發光裝置之方法，提供一半導體發光裝置製造方法，包含於半導體基板上，提供產生特定波長光線之發光層之步驟。該方法進一步包含有步驟：於半導體基板上，以下列順序，沉積一反光層，於其中具特定鋁成分之AlxGai xAs層（其中〇<Mi )與 (AlxGaUx)vIni-vP層（其中〇〈⑸且〇<v<1 )交替堆叠，且用以反射該波長之光線，及沉積發光層；且使層方向之a1xG〜As 層部分改變為Al〇y層（其中y為一正實數）。於本發明之半導體發光裝置製造方法，藉由將A1加Ά 層改變為Al〇y層，以降低折射係數，可增強發光層發射之光線反射比。因此，即使具較少反光層對數，可獲得高反射比，且由發光層發射之光線可有效引出外部。此外，八107層，由於為氧化物，能帶間隙較大，且對於 -24-

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可見光區域為可穿透，尤其於560毫微米至67〇毫微米區域’其為（AlxGai丄Ιηι_νΡ基料之發射區域。因此，根據本發明，可形成一高品質反光層，其對波長具非常小依存性，且其反射比接近1〇〇%。由於此，不再需費力選擇鋁成分，其對發射波長無吸收，與先前技藝之半導體材料所構成之反光層有關。於一具體實施例，提供製造半導體發光裝置方法，進一步包含有步驟，使層方面之AlxGaNxAs層部分改變為“ο層之步驟後，藉由氫氟酸基料蝕刻溶液移除A10y層。於該一具體實施例之半導體發光裝置製造方法，僅可選擇性ϋ刻Al〇y層且從而移除AlxGai xAs層或相似物。圖式簡述圖1為解釋本發明第一原理圖式；圖2為顯示根據第一原理之反光層反射光譜圖式；圖3為解釋本發明第二原理圖式；圖4為顯示根據第二原理之反光層反射光譜圖式；圖5為顯示根據本發明之反光層反射比與對數依存性圖式；圖6為顯示根據本發明第一具體實施例之發光二極體構造剖面圖式；圖7為顯示根據本發明第二具體實施例之發光二極體構造剖面圖式；圖8為顯示根據本發明第四具體實施例之發光二極體構造剖面圖式； -25-

囡9為頭示根據本發明第造剖面圖式； . 五具體實施例之發光二極體構圖1 〇為顯示根據比^ 幸乂犯例之發光二極體剖面圖式；圖11為顯示根據先前姑益 ^ 、无刚技藝之發光二極體構造剖面圖式圖12為顯示根據另一杏‘ 式· 先別技藝之發光二極體構造剖面圖圖13 A與13 B為A員示务44_ # L , 肩不先則技蟄之發光二極體内反光層反射比與對數依存性圖式；圖14為顯不使用根據本發明半導體發光裝置構成之發光二極體燈圖式·，及的圖15為顯不使用根據本發明半導體發光裝置構成之顯示器面板電路圖式。較佳具體貫施例詳述下文中’本發明藉由伴隨圖式說明之其具體實施例詳細描述。 (第一具體實施例）圖6顯示根據第一具體實施例之半導體發光二極體剖面結構。該具體實施例之特徵為第一反光層之主反射部分為 A10y單一層（其中y為一正實數）。该發光二極體包含，於n型砷化鎵基板1上，η型砷化鎵緩衝層（例如，厚度：0.5微米；摻質濃度5><1〇17公分〇)2，作為次反射部分之η型砷化鋁導電層3，與作為主反射部分之Al〇y氧化層13，其沿層方向毗連，作為第一反光層。作為次反射部分之η型砷化鋁導電層3置於晶片中心區域，且 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)

.裝訂

作為主反射部分之Al〇y氧化層13置於晶片周圍區域，以便圍繞導電層3。該發光二極體其上進一步包含㈧而 hWrWP下層包層（〇_ ，例如χ=ι 〇 ;厚度：1 〇微米；摻質濃度：㈣口公分·3)5,_(α1^)^ (0如，例如Η·42 ;厚度：0.6微米；摻質濃度：ΐχΐ〇ΐ7 公分，6; Ρ型（A1m49P上層包層（〇_，例如 X==1.0 ;厚度：ι·ο微米；摻質濃度：5χ1〇η公分力7，及p 型（AlxGai-x)vh.vP 中間層（x=〇2 ; v喷4 ;厚度：〇15 微米摻質濃度：1χ1〇1δ公分,8，以此順序。該發光二極體其上進一步包含p型（AlxGaNx)vIni_vP電流分佈層（χ=〇〇5 ;· ν=0·05 ;總厚度：8·5微米；摻質濃度5χΐ〇18公分·3)ι〇，及 11型磷化鎵電流阻擋層（厚度：0.3微米；摻質濃度：1χ1〇18 公分」）9，其形成於該電流分佈層中心區域，且其用以阻擋電流。參考數字11表示η側電極，且12表示ρ側電極。該發光二極體由下列方法製造： ⑴所有均於η型砷化鎵基板，以下列順序，沉積11型砷化鎵緩衝層（例如，厚度：〇 · 5微米；摻質濃度：公分-3) 2，作為鋁豐富層之η型砷化鋁導電層3 , (AlxGa ι-χ)ο.5ΐΙη〇 49P 下層包層（Osxgi，例如 ·〇 ;厚度：[ο 微米；推質濃度：5xl017公分，5 ;作為作用層之p型㈧xGaixynivP 作用層（OSxSl，例如x=〇.42 ;厚度：〇·6微米；摻質濃度·· 1x10 公分』）ό ; ρ 型（AlxGabJo.nlno.wP上層包層（(Kxd，例如x=1.0 ;厚度：L0微米；摻質濃度：5χ1〇ΐ7公分-3) 7，及P 型（AlxGai-x)vInNvP 中間層（χ=〇·2 ; v=0.4 ;厚度：〇·ΐ5 微 -27- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） ^/5899 五、發明説明（24 米；摻質濃度：1χ1〇18公分·3 ) 8。 ()接著於Ρ型AkGadvIn^p中間層8上，生長？型 ⑷XGaUx)vIni_vP電流分佈層（χ=〇〇5 ; v=〇〇5 ;厚度：μ微米；摻質濃度·· 5一公分-3) 1〇，且進一步於其上生— 鎵電流阻擋層（厚度：〇3微米；摻質濃度：WO" 公分〇 ) 9。之後，η型磷化鎵電流阻擋層9藉由微影方法接文遙擇性姓㈤’以便形成M=1〇(m米平方至15〇微米平方，且施加之電流於其附近形成電流路徑。隨後，再生長 P型（AlxGa 丨-x)vInNvP 電流分佈層（χ=〇〇5 ; v=〇〇5 ;厚度：7 微米；摻質濃度·· 5xl〇1S公分_3)1〇。一（⑴）接著，於P側提供作為電極之金屬層，且藉由微影接雙選擇性蝕刻，以使電極12形成M=l〇〇微米至150微米，與電流阻擋層9位置一致。之後，基板丨由其背面薄薄地磨光至为120破米厚度，且電極丨丨亦形成於n側（於該狀態之基板稱為晶圓，通常約為5〇釐米直徑大小）。如正常分割方法’該晶圓，在其背面黏附黏性薄片後，沿著電極12圖案，以晶圓切割機（dicing saw)於晶圓厚度一半切割溝槽，且接著藉由拉開黏性薄片而分離。因&，晶圓分割為 L=280微米平方晶片。 (iv)分割為晶片使得於晶片側面之砷化鋁層3暴露。於該狀悲，晶片置入氮氣大氣，攝氏4〇〇度之氧化物形成設備 (未顯示）。已通過沸水之氮氣進入氧化物形成設備内部，使得氧化物形成設備内部充滿高溫蒸汽。當高溫蒸汽引入石申化ί呂層3暴露之側面，氧化由晶片側面末端部分，以固 -28 - 本度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公爱)— 裝訂線 575899 A7 B7 五、發明説明（25 ) 疋迷度進行至其内部，允許最初砷化鋁層3周圍部分改變為Aio^13(例如，美國專利權第5,517,〇39號說明書，或

KeniChl Iga等，Π平面發射雷射之原理與應用（Fundamentals and Applications of Plane Emission Laser)" ^ Kyoritsu Shuppan Κ·Κ· ’ 1999年六月，1〇5]13頁）。該Al〇y層13之層方向大小N (氧化深度）取決於該氧化之溫度，時間與材料。《氧化之進步特徵為當氧化由蒸汽施行，比僅用氧氣可獲得較好品質之氧化物薄m。尤其，藉由氮氣將蒸汽帶入溫度調節爐乃欲阻止氧氣進入。該層方向大小N最好設定為滿足條件： N<(L-M)/2 , 其中L為晶片大小且M為電流阻擋層或電極一側長度。於該：體實：例，晶片置於攝氏4〇〇度之氧化物形成設備内3 小時’使得A10y層13之層方向大小N變為8〇微米。而最初石申化銘们之折射絲以」，由於氧化產生之Μ層⑽ 射fr數最低為1.9 @基板反射比於先前技藝約，於晶片周圍區域之反光層反射比，於該具體實施例可改進至 80%或更多。此外’當暴露之砷化鋁層3由晶片側面末端部分氧化，使得最初砷化鋁層3周圍部分改變為A%層Η，如上所示’可穩定及輕易地形成A1〇y層’並具大量產率。此外，因未改變為Al0y層之砷化鋁層3餘留部分，結構與電流阻擋層9相#，較大量電流流經對應於叫層13之晶片周圍區域。因此，於作用層6周圍部分以產生較大量光線。因 -29- 575899 A7 B7 五、發明説明（26 反光層反射比於晶片周圍區域獲得改進，於作用層6周圍部/刀6a產生之光線以較高效率反射。更具體地，由作用層 6反射朝向背面（基板）之光線90，80%或更多可藉由Al〇y 層反射朝向頂部面。接著’反射朝向頂部面之光線有效引出外邛，而不為電極1 2所阻礙。實際上，於該具體實施例，於發射波長570毫微米之晶片發光強度可由正常35 — 改進至50 mcd。因此，達到亮度改進且亦獲得良率改進。 (比較範例） - 圖10顯示具省略電流阻擋層9之結構之半導體發光二極 to作為比季乂 |巳例。除省略n型碟化鎵電流阻擒層9外，該半導體發光二極體結構上與第一具體實施例之半導體發光二極體完全相同’即’厚度，成分及個別層之導電類型均完全相同。然而，以該比較筋你丨，主道乾例之+ v體發光二極體，無法獲得亮度改進效果。該原因可滿在、口 j視為如下。即，於該比較範例之半導體發光二極體，因益^雷ώ 口…兒机阻擋層恰位於電極12下，且因

Al〇y層13為絕緣層，發鼾卩 °σ或限於作用層ό中心部分6b (恰位於電極12下部分）。於爷_ ) 亥清形，由作用層ό中心部分6b發射之光線朝向背面（基板）， ’ v、^里#分90B前ϋ $曰η岡圍區域，以便藉由Α：(〇声日日片周屮層13反射朝向頂部面，而並大 90C恰入射於其下之導電層3，以便 ’、朝向頂部®，且即使反射朝土板，而不反射 Μ 吏反射朝向頂部面，

礙且無法引出外部。结果，电才1 12 F ^ , …、法改進發射效率，且盔法芦仔焭度改進。實際上，於 …、沄後亥比較粑例，於發射波長570毫 30 x 297^17 575899 A7 __ B7 五、發明説明（27 ) 知支示之晶片發光強度下降至1 〇 mcd，相對地，與常見結構之35 mcd相比。 (第二具體實施例）圖7顯不根據弟^一具體貫施例之半導體發光二極體剖面結構。該具體實施例之特徵為第一反光層主反射部分由多層薄膜形成，於其中交替堆疊一對A10y層與砷化鋁鎵層至複數對。該發光二極體於η型砷化鎵基板1上，包含η型神化鎵緩衝層（例如，厚度：〇·5微米；摻質濃度：5χ1〇π公分-3)2，作為次反射部分之η型AlAs/AlxGa^As導電類型反光層（例如，χ=0·65 ;摻質濃度：5xl〇17公分·3) 15，及作為主反射部分之AlCyAlxGauxAs氧化物反光層14，其沿著層方向毗連，作為第一反光層。作為次反射部分之n型A1As/AlxGai xAs 導電類型反光層15置於晶片中心區域，且作為主反射部分之AlOy/AlxGakAs氧化物反光層14置於晶片周圍區域，以圍繞導電類型反光層15。該發光二極體進一步於其上包含 (AlxGaNx)〇 51Ιη0·49Ρ 下層包層（Osxgl，例如 χ=ι 〇 ;厚度：1.5 微来，摻質濃度：5xl〇17公分·3)5，p型（AlxGai•丄Ini vp作用層（例如，χ=0·42 ;厚度：〇·6微米；摻質濃度：·1χ1〇17公分_3)6 ’ ρ 型（AlxGai-x)〇.51In〇49P 上層包層，例如 ;厚度· 1.0微米；摻質濃度：5χ1017公分-3)7，及ρ型（AlxGa i-OvIrihP中間層（χ=〇·2 ; v=〇.4 ;厚度：〇15微米；摻質濃度 • 1X10公分）8，以此順序。該發光二極體進一步於其上包含p型（AlxGai-JJnbvP電流分佈層（χ==〇〇5 ; v=〇〇5 ;總厚 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公酱) 五、發明説明（28 ) 8.5微来；摻質濃度：5xl〇1S公分.3)1〇，及"填化錄兒流阻擋層（厚度：〇.3微求；摻質濃度：丨^^公分_3)9，其:成於該電流分佈層中心區域且其用以阻擋電二參考數字11表示n側電極，且12表示p側電極。該發光二極體以下列方法製造： ⑴所有均於η型石中化鎵基板！，α下列順序沉積，η型石中化錄緩衝層（例如’厚度：〇·5微米；摻質濃度：5χΐ〇ΐ7公分·3)2 ，η型A1As/AlxGai_xAs導電類型反光層（例如， X餐；摻質漢度…〇”公分·3)15，（Α1如Wn。竹？下層包層（〇πΐ ’例如x=1.〇 ;厚度：15微米；摻質濃度： WO17 公分-3)5 ; p 型（AlxGai-x)vInUvP 作用層（例如’ x=0.42 ;厚度：0.6微米；摻質濃度：1χι〇17公分-3)6 ; p型 (AlxGaux)0 51Ιη〇 49ρ上層包層（把也，例如η 〇 ·厚产·工〇微米；摻質濃度：㈣17公分-3)7,及P型⑽中間層（Χ=0.2 ; ν=0·4 ;厚度：0.15微米；摻質濃度：ΐχΐ〇18 公分) 8。此處需注意η型AlAs/AlxGai.xAs導電類型反光心藉由交替堆疊做為銘豐富層之神化紹層152與層A構成。 (ii)接著，於p型（AlxGabJvIn^P中間層8上，生長p型 (AUGabOvlTi^p電流分佈層（x=〇〇5 ;㈣〇5 ·，厚度：微米；摻質濃度·· 5xl〇18公分·3)10 ,且進一步於其上生長11型碟化錄電流阻擔層（厚度：0.3微米；摻質濃度：ΐχΐ〇18公分）9。之後，η型磷化鎵電流阻擋層9藉由微影方法接受選 -32 - 本紙張又度適用中國國豕標準(CNS) Α4規格(210 X 297公董) 575899 五、發明説明（29 擇性蝕刻，以便形成Μ引00微米平方至15〇微米平方，且施加電流於附近尜戒電流路瘗。躂後，再生長9型（八1"吣 Λΐη^Ρ電流分佈層（χΚ).〇5 ; v==〇〇5 ;厚度：7微米；摻質濃度：5xl018 公分_3) 1〇。 ◊ (ni)接著’於P側提供作為電極之金屬層，且藉由微影接 X選擇性蝕刻，使得電極12成為M=1〇〇微米平方至15〇微米平方，且與電流阻擋層9位置_5欠。之後，由其背面薄薄地磨光基板i至約12〇微米厚度，·且電極n亦形成側。接著’與第-具體實施例相同方式，將晶圓分割為卜勘微米平方晶片。 dv)隨後’晶片側面暴露於空氣中，且之後構成η型 AlAs/AlxGa^As導電類型反光層15之個別砷化鋁層a，與第-具體實施例相同方式，由側面末端部分氧化，^而使最初砷化铭層152周圍部分分別改變為A1〇y層μ〗。即，最初η型AlAs/AlxGaUxAs導電類型反光層丨5之周圍部分改變為 A10y/AlxGai_xAs氧化物反光層14，其結構為作為低折射係數材料層之Al〇y層142與作為高折射係數材料層之AixGa^As 層151(此於圖式以” 14l"表示），交替堆疊至複數個。UXj AlOy/AlxGanAs氧化物反光層14之層方向大小N (氧化深度）取決於該氧化之溫度與時間。該層方向大小N，如第一具體實施例，最好設定為滿足下列條件： N<(L-M)/2 其中L為晶片大小一側長度’且Μ為電流阻擋層或電極之一側長度。.於該具體實施例’如第一具體實施例，曰曰曰片置裝訂 -33 -

575899

五、發明説明（3〇 ) A7 B7 於攝氏400度之氧化物形成設備 3 小時，使得 AlOy/AUGawAs

端部分改變為氧化物。士上所示產生之Al〇y/AlxGa1-xAs氧化物反光層14變為为散型布拉格反射器層，於低折射係數材料層與高折射係數材料層間具大折射係數差1 ·5。而1〇對低折射係數材料層與同折射係數材料層通常產生反射比約55%之反光層。於该具體貫施例，僅5對產生反射比99%之反光層。此外，當構成η型AlAS/AlxGaNxAS導電類型反光層15之個別砷化鋁層如上所示，由側面末端部分氧化時，分散型布拉格反光層14可穩定且輕易地形成於晶片周圍區域，且具大里產率。此外’因未改變為Al〇y層之最初^型 AlAs/AlxGaUxAs導電類型反光層15餘留部分，結構上與電流阻擋層9相符，較大量電流流經對應於Ai〇y/AlxGai xAs氧化物反光層14之晶片周圍區域。因此，於作用層6周圍部分6a產生較大量光線。因反光層之反射比於晶片周圍區域獲得改進’於作用層6周圍部分6a產生之光線90以高效率反射，以便有效引出外部而不為電極12所阻礙。實際上， -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A7 B7 五、發明説明（31 ) ' ----- ^該具：實施例，於57〇毫微米發射波長之晶片發光強度二 ^ 35 mCd改進至60 mcd。此外，與正常反光層約20 毫微米之半值寬度相比，反射光譜之半值寬度增加五倍或更多。因此，即使於大量生產，反光層15之層厚度具變化反射比與反射光譜較不易受變化影響，使得發光強度之一致性獲得改進且良率亦改進。 (弟二具體貫施例）第三具體實施例之發光二極體_，其未顯示，特徵為示於圖7之第二·具體實施例半導體發光裝置之第一反光層材料已改變。該具體實施例之發光二極體包含做為次反射部分之n型 AlInP/(AlxGaNx)vInNvp導電類型反光層，與作為主反射部分之η型A10y/(AlxGaUx)vInUvP氧化物反光層，其沿層方向毗連作為第一反光層。其餘構成元件與第二具體實施例之半導體發光裝置相同。於該情形’作為次反射部分之η型AlInPWAlxGadJn^P 導電類型反光層，藉由堆疊一對磷化鋁銦（A1InP)層與 (AlxGai-JJm-vP層至複數個，構成分散型布拉格反射器層。構成每對之磷化鋁銦層與（AlxGai丄Ini vP層厚度每個設定為發射波長λ四分之一。該具體實施例之發光二極體，藉由.與第二具體實施例之發光二極體情形相同之程序製造。尤其，包含於第一反光層主反射部分之個別η型A1〇y層，藉由使包含於次反射部分之個別磷化链銦層置於氧化物形成設備，並如第一具體 -35 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 2_97公爱) 575899

發明説明 32 貫方包A 曰 Η 北；*r? \ 〆 /由曰曰片月面部分氧化而形成。而最初磷化鋁銦層、射係數為3.1 ’由於氧化產生之A1〇y層η折射係數最 •、而反光層之反射比於先前技藝約50%，於晶片周圍區域之反光層反射比於該具體實施例可改進至99%或更如該具體實施例，於被氧化材料為磷化鋁銦情形，氧化進行較被氧化材料騎化㈣之情形慢。$而，採用礙化 =做為其他配對材料，允許延長氧化時間，因碟化蘇麵完全不氧化。結果，對於氧化部分之層方向大小N(氧化深度），可獲得較好控制性。&外，與正常反光層之半值寬 f相比（約20毫微米），反射光譜之半值寬度增加三倍或更夕口此，即使於大夏：生產，構成第一反光層之個別層層厚度具麦化，反射比與反射光譜較不易受變化影響。由於此，發光強度之一致性獲得改進，且良率亦改進。 (第四具體實施例）圖8顯示根據第四具體實施例之半導體發光二極體剖面結構。該具體實施例之特徵為第一反光層之主反射部分由間隔形成。該發光二極體包含，於n型砷化鎵基板丨上，n型砷化鎵緩衝層（例如，厚度·· 0.5微米；摻質濃度：5χ1〇π公分_3)2 ，作為次反射部分之η型坤化鋁導電層16，及作為主反射部分之間隔區域17，其沿層方向毗連，作為第一反光層。作為次反射部分之η型導電層16置於晶片中心區域，且作為主反射部分之間隔區域17置於晶片周圍區域，以便圍繞

訂

線 "^oyy B7 五、發明説明（33 導電層16。換t之，$目μ — H & 、。 °亥，、肢貫施例為形成第一反光層，使寻對應具Η闲聂 ' 周圍之η型砷化鋁導電層16部分，由全部堆且之η型坤化|呂導電芦上包八 s16私除。该發光二極體進一步於其匕含（AlxGa丨-x)〇5lhw^層包層（〇加，例如no ;厚又 1.0微米；推質：詹诗. 17 貝/辰度· 5x10公分·3)5，p型（AlxGa “xhlU作用層（例如〇·42，厗度· 〇·6微米；摻質濃度： 1x10 公分; ρ型 & · 汝 x i-Oo.siIniMgP 上層包層（OSxSl，例 q 1,0，厚度· 2.0微米；摻質濃度：5xl〇17公分·3)7，及米 ’·灸 X^ai-x)vInNvP 中間層（χ=〇·2 ; ν=〇.4 ;厚度：0.15 微進^、、/辰度丨Χ1 〇公分3) 8，以此順序。該發光二極體步於其上包含ρ型（AlxGai•丄％ J電流分佈層（χ=〇〇5 ,·V：=0.〇5 ;她戶痒.〇广川度· 8.5^米；摻質濃度：5xl〇u公分-3)1()，及η型磷化鎵電流机但擋層（厚度·· 0.3微米；摻質濃度： lxl〇18 公公-3 λ η ^ t 、），/、形成於該電流分佈層中心區域，且其用以阻擔電流。來考數- /亏歎子11表不η側電極，且12表示p側電才圣〇該發光二極體藉由下列方法製造·· 石⑴所有均於η型石申化鎵基板工上，以下列順序，沉積^型 y化，緩衝層（例如，厚度：〇·5微米；摻質濃度·· 5χΐ〇ιγ △刀）2，做為鋁豐富層型砷化鋁導電層ΐ6 , =):ιΙη0.49Ρ下層包層他⑻，例如η·〇 ;厚度：ι 〇微米；/貝展度’ 5χ1〇π公分。）5 ; ρ型⑷办丨·χ)νΙη丨π作用層（例 X 〇·42 ,厚度：〇6微米；摻質濃度：卜1〇17公分3)6 ; ρ (AlxGai-X)0.5lIn“9P 上層包層（〇$d ,例如 Χ=1·〇 ;厚度：

.裝訂線 575899

2.0微米；摻質灌声.$ π Λ ，、 · 5x10 公分·Ί7，及 ρ 型（AlxGaUx)vIiii.vP 中間層（Χ — 〇·2 , V=〇.4 ;厚度：0.15微米；摻質濃度： lxl〇18 公分·3)8。 ()接著於Ρ型（AlxGaNx)vInNvP中間層8，生長ρ型 (Α1Ίχ)νΐηι·νΡ 電流分佈層（χ=〇〇5 ; v=〇〇5 ;厚度·· Μ 微米；捧質濃度：5χ1〇Ύ)1〇，且進一步於其上生長心碟:匕鎵電流阻擔層(厚度：0.3微米；摻質漢度：副18公

分）9。之η $電流阻擔層9藉由微影方法接受選擇性蝕刻，以形成Μ=100微米平方至15〇微米平$，且施加之電

流於附近形成電流路徑。隨後’再生長ρ型㈧AU 電流分佈層（χ=0.05 ; v=〇〇5 ;厚度：7微米；摻質濃度： 5χ1018 公分d)10。、又訂

(⑴）接著，於p側提供作為電極之金屬層，並藉由微影接受選擇性蝕刻，以使電極12形成M=1〇〇微米平方至15〇微米平方’與電流阻擋層9位置一致。之後，&其背面薄薄地磨光基板1至約120微米厚度，且電極丨丨亦形成於n側（於該狀態之基板稱為晶圓，通常約為5〇釐米直徑大小）。接著，以與第一具體實施例相同方式，將晶圓分割為l=28〇微米平方晶片。 (iv)隨後，晶片側面暴露於空氣中，且之〜俊呷化鋁層16 由側面末端部分，與第一具體實施例相同方 , 、羊L化，從而使最初砷化鋁層16周圍部分分別改變為 …八lUy層。該

AlOy/AlxGakAs氧化物反光層1 4之層方向大」、\τ p Ν (虱化深度）取決於該氧化之溫度與時間。該層方向大小 J Ν，如苐一具 -38-

575899 A7 ——______________B7 五、發明説明（35 ) ~^ ^ 體貫施例，最好設定為滿足下列條件： N<(L-M)/2 , 其中L為晶片大小一側長度，且M為電流阻擋層或電極一側長度。於該具體實施例，晶片置於攝氏4〇〇度之氧化物形成設備3小時，使得Al〇y層之層方向大小N變為8〇微米。而最初半導體層之折射係數為29至35，由於氧化產生之A10y層折射係數最低為1.9。 ’ (v)於該具體實施例’為獲得更低反射比，僅形成於最初砷化鋁導電層16周圍部分之A10y層以氫氟酸或氟化銨溶液’或稀釋兩倍至十倍之氫氟酸選擇性蝕刻，且因此於晶片狀態移除。如上所示，該發光二極體以與第一具體實施例之半導體發光裝置相同製造方法製造，除了氧化砷化鋁層丨6後，移除形成於周圍部分之AlOy層外。藉由移除Al〇y形成之間隔區域17折射係數幾乎為i，無論該區域於真空或於惰性氣體，例如空氣或氮氣中。因此’於作用層6背面，晶片周圍部分，可獲得接近全反射狀態’以便獲得大體上幾乎1〇0%反射比。實際上，於該具體實施例’於570毫微米發射波長之晶片發光強度可由正常35 mcd改進至60 mcd。此外，因第一反光層之主反射部分為間隔區域17，其不需以任何材料填滿’背面之光學反射比依然未改變，即使生長速率因生長條件改變而改變。結果，反射比與反射光譜較不易受變化影響’使得發光強度一致性獲得改進且良率亦改進。 ______ -39- 本紙張尺度適用中國@家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 575899 A7 B7

五、發明説明（36 ) (第五具體實施例）圖9顯示根據第五具體實施例之半導體發光二極體剖面結構。該具體實施例之特徵為於第一反光層與作用層間提供第二反光層。

訂

該發光二極體包含，於n型砷化鎵基板丨上，11型砷化鎵緩衝層（例如，厚度：〇·5微米；摻質濃度：5χ1〇η公分勺2 ，做為次反射部分之η型砷化鋁導電層3，及做為主反射部刀之Al〇y氧化物層13 ,其沿層方向毗連，作為第一反光層。做為次反射部分之n型砷化鋁導電層3置於晶片中心區域，且做為主反射部分之A1〇y氧化物層13置於晶片周圍區域，以便圍繞導電層3。該發光二極體進一步於其上包含作為第二反光層之11型A1InP/(AlxGaix)vInivP反光層4。該反光層4藉由交替堆疊一對作為低折射係數材料層之磷化鋁銦層七，與作為高折射係數材料層之（Α1χ(^•丄Ιη^ρ層4ι至、复數個而形成’作為分散型布拉格反射器層。如半導體發光一極體之第一具體貫施例，該發光二極體進一步於其上匕含（AlxGaNx)051ln〇49p 下層包層（〇<χ：^ ，例如 χ=ι·〇 ;厚度· 1·〇微米；摻質濃度：5χ1〇ΐ7公分-3)5，ρ型（八⑶…· χ)νΙηι·νΡ作用層（〇立<1，例如χ=〇·42 ;厚度：〇·6微米；摻質〆辰度· 1x10丨7公分·3)6 ; ρ型（AixGa丨·χ)〇5ιΙη〇49ρ上層包層 (〇asl ’例如χ=1·〇 ;厚度：1〇微米；摻質濃度：5χ1〇17公分’3)7 ’ 及 ρ 型（A|xGai x)Jn| vP 中間層（χ=〇·2 ; ν=〇 4 ;厚度.0.15微米；摻質濃度：lxl〇is公分·3) 8，以此順序。該發光二極體進一步於其上包含Ρ型電流分佈 -40- ^75899 A7

發明説明 B7 層（X=〇.〇5 ; v=0.〇5 ’·總厚度：8.5微米；摻質濃度·· 5xl〇is 刀）1 〇及n型球化鎵電流阻擋層（厚度：0.3微米；摻貝’辰度：lxl〇i8公分-3)9，其形成於該電流分佈層中心區域且用以阻擋電流。參考數字i i表示n側電極’且η表示p側電極。 σ亥發光一極體藉由下列方法製造：

⑴所有均於η型砷化鎵基板丨上，以下列順序沉積，打型砷化鎵緩衝層（例如，厚度：〇.5微米；摻質濃度·· 5xl〇i7 "；^3)2 - . η^Α1ΙηΡ/(Α1χ〇3ι.χ)νΙηι_νΡ^ 光層4 ’（AUGauJ^ln^gP下層包層（(^xu，例如χ=ι 〇 ;厚度：1.0微来；摻質濃度：5xl〇w公分-3)5 ;作為發光層之ρ 型（AlxGabJvInhP作用層（κ!，例如 χ=〇42 ;厚度微米；摻質濃度：lxl0门公分-3)6 ;

上層包層，例如x=1〇 ;厚度：1〇微米；摻質濃度：5χ10η 公分％ ’ ^^AlxGaix)vInivP 中間層（㈣2 ; v=〇.4 ;厚度：0.15微米；摻質濃度：1χ1〇18公分-3)8。如所述，η型AlInP/(AlxGai_x)vInivP反光層4藉由交替堆疊一對磷化鋁銦層h與（AlxGai•丄In| vP層4|構成，作為分散型布拉格反射器層。η型砷化鋁導電層3與11型八11沾/(八1。吖 AIU反光層4之層厚度每個原則上設定為發射波長入四分之-。然而，考慮砷化鋁導電層3已氧&，使得折射係數於稱後所述方法將降低，η型A1InP/(AlxGai丄ha反光層4中，僅靠近砷化铭導電層3之層厚度設定為發射波長入一半。 __ -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 29Ϋ^Τ 575899 A7 B7 五、發明説明（38 ()接著於P型（A1xGaUx)vlnlvp中間層8上，生長p型 (AlxGai_丄Ιηι_νΡ電流分佈層（χ=〇〇5 ;㈣·〇5 ;厚度：^微米；摻質濃度：5χ1〇Ύ)1〇，且進一步於其上生長㈣磷:匕鎵電流阻擋層(厚度：〇·3微求；#質濃度：ΐχΐ〇18公 ) 之後11型碟化鎵電流阻擋層9藉由微影方法接受選擇（1蝕刻，以便產生Μ=100微米平方至15〇微米平方，且施加之電流於附近形成電流路徑。隨後，再生長ρ型 (AlxGa^In^p電流分佈層（χ峨〇5 ; v=〇〇5 ;厚度：7微米；摻質濃度：5xl〇18公分-3)1〇。 (iii) 接著，於ρ側提供作為電極之金屬層，且藉由微影接叉選擇性蝕刻，使得電極12形成M=1〇〇 ^ ^ ^ ^ ^ 裝平方，與電流阻擔層9位置一致。之後，基板薄地磨光至約120微米厚度，且電極丨丨亦形成於11側（於該狀態之基板稱為晶圓，通常約為5〇釐米直徑大小）。接者，以與第一具體實施例相同方式，將晶圓分割為L = · 微米平方晶片。線 (iv) 隨後’晶片側面暴露於空氣中，且之後砷化紹層3由側面末端部分，以與第一具體實施例相同方式氧化，從而使最初神化銘層3周圍部分分別改變為A1〇y層13。該 A10y/AlxGaUxAs氧化物反光層14之層方向大小N (氧化深产）取決於該氧化之溫度與時間。該層方向大小N ,如第一具體實施例，最好設定為滿足下列條件： N<(L-M)/2 , 其中L為晶片大小一側長度，且Μ為電流阻擋層或電極一 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 575899 -—__________ B7 五、發明説明（39 ) 側之長度。於该具體實施例，，如第一具體實施例，晶片置於攝氏400度之氧化物形成設備3小時，使得A1〇y層之層方向大小N變為80微米。如上所不’該發光二極體藉由與第一具體實施例之半導體發光裝置相同製造方法製造，除了形成包含作為主反射 4分之Al〇y層13之第一反光層後，於其上形成作為第二反光層之η型AlInP/OMxGaJvlnhP反光層4之外。而最初珅化紹層3之折射係數為3.1，由氧化產生之A1〇y 層13折射係數最低為1.9。而反光層之反射比於先前技藝約50%，於晶片周圍區域之反光層反射比於該具體實施例可改進至99%或更多。此外’當砷化鋁層3由側面末端部分以上述方式氧化，使得最初砷化鋁層3周圍部分改變為Ai〇y層13，可穩定與車二易地死/成Al〇y層，且具大量產率。此外，因未改變為 A10y層之砷化鋁層3餘留部分，結構上與電流阻擋層9相符，較大量電流流經對應於A1〇y層13之晶片周圍區域。因此’於作用層6周圍部分6a產生較大量光線。因反光層之反射比於晶片周圍區域獲得改進，於作用層6周圍部分化產生之光線90以咼效率反射，以便有效引出外部而不為電極12所阻礙。此外，因反光層由第一反光層3，π與第二反光層4雙倍建構，即使由作用層6發射朝向背面（基板），以偷偷進入電極12下之光線90A ’可有效地反射朝向頂部側面，以便引出外部。 -43 -

575899 A7 B7 五、發明説明（4〇 ) 實際上，於該具體實施例，於570亳微米發射 . ^ gg 片發光強度可由正常35 mcd改進至60 mcd。此外，與正常反光層約20亳微米之半值寬度相比，反射光譜之半值寬2 增加三倍或更多。因此，即使於大量生產之反光層4層^ 度具變化，反射比與反射光譜較不易受變化影響，使得發光強度之一致性獲得改進且良率亦改進。 " 雖然上述具體實施例描述（AlxGai_x)vIn^p基料發光二極體情形，亦可以其他發光二極體產生相^文果，例如坤化鋁鎵或砷磷化銦鎵（InGaAsP)基料發光二極體，或砷化銦鎵 (InGaAs)或氮化鎵銦（GaInN)基料發光二極體。此外，改變為Al〇y層之材料不限於AlxGaixAs或相似物，且亦可藉由= 如AlxGaUxP，Α1χΙΠι·χρ，或AixInixAs材料獲得相同效果。此外，雖然上述具體實施例描述包含砷化鎵基板與 (AlxGa^hlni-vP作用層之半導體發光裝置，其於晶柊常數通常彼此相等，然而本發明亦適用於包含其他材料之半導體發光裝置。例如，當使用藍寶石作為基板，且作用層由㈧ uwhln^N形成，使用（AixGai•丄InivN作為導電層為適當的。亦可能使用（AlxGai_x)vIni-vN/(AlzGai•丄h. vN半導體多^ 薄膜。於這些情形，其條件為0<w<z<d , 〇<ν<ι。氧化氮化鋁鎵銦（AlGalnN)薄膜之條件可依所需改變。由於此原因’雖然基板之藍寶石與作用層之（AlwGa^)vInivN於晶格常數彼此完全不同，形成於基板之晶格薄膜，若為正常晶片大小，通常與當其和基板晶格相符時，顯示相同特性。 '裝訂線 -44-

575899 A7 B7 五、發明説明（41 ) 此外，基板亦可使用矽或氮化鎵。無須說明，當作用層使用 AlxGaKxAs，（AlxGadvIn^As，（AlxGai•丄Ini vSb 或相似物時，亦可獲得相同效果。 (第六具體實施例）結合如上述之高強度半導體發光裝置與鏡頭，允許獲得具高發光強度之發光二極體燈。圖14顯示使用本發明半導體發光裝置之第六具體實施例之發光二極體燈110。 - 5亥發光一極體燈11 〇包含本發明應用之半導體發光裝置 (晶片）114，於其上固定半導體發光裝置114之第一鉛製品 113，與第二鉛製品112，放置為與第一鉛製品丨13隔開。半導體發光裝置114之背面（n側電極n)，經由電力導電膠黏劑例如銀糊狀物（paste)，與第一鉛製品丨13鉛片末端黏合。半導體發光裝置1 1 4之p側電極丨2藉由金屬導線丨16連接至第二鉛製品丨丨2鉛片末端。接著，半導體發光裝置i 14 與第一鉛製品113及第二鉛製品丨12靠近其鉛片末端部分，藉由環氧樹脂或相似物組成之透明樹脂丨15密封。透明樹脂115之前面末端部分為半球狀透鏡形式，使得由半導體發光裝置114發出，朝向頂部表面（p側電極12 )之光線有改地向前發射。此外’半導體發光裝置114較常見半導體發光裝置顯示較高亮度。因此，該發先二極體燈可 ”，兵不鬲發光強度。如所述，因半導體發光裝置114於作用層與基板間具反光層，較少光線由晶片側面反射。因此，即、六上固宁

η

•45 - 575899 A7 B7 五發明説明（42 半導體發光裝置1 14之第一鉛製品113鉛片末端，未形成如圖式之具有反射器結構，可達成高發光強度。

此外，亦可能於一單元提供一個燈，具複數個作用層材料不同，且因而彼此發射波長不同之半導體發光裝置。 P k供之弟一錯製品112數量，與半導體發光裝置數目相符。此複數個半導體發光裝置之放置，乃以便於共同第一鉛製品113鉛片末端成為陣列。個別半導體發光裝置之側電極12，藉由金（Au)導線分別連接至其對應第二鉛製品 112。藉此配置，具不同發射波長之複數個半導體發光妒置’可彼此獨立地施加電流。因此，可提供發射白色與其他各種顏色光線之南強度發光二極體燈。、裝此外’為達到較高亮度，圖1 4所示之燈可以複數個聚木，以組成結合燈。此結合燈適合用於交通號誌或用於戶

外之相似物。尤其，結合燈可用於需具高可見度之側燈或船隻浮標。此外，上述半導體發光裝置可完整置於一矩陣，以組成作為發光二極體顯示器單元之顯示器面板12〇。藉此配置’可提供即使於戶外亦顯示高可見度之顯示器面板。圖 1 5顯示此一顯示器面板丨20之電路。於該情形，參考符號 LED 11，LED 12，…，LED 33表示本發明應用之半導體發光裝置。LED 11，LED 12，…，LED 33並聯連接至保護二極體Zll，Z12，…，Z33 ,以分別防止其對應發光二極體之靜電損害。需注意的是參考符號Tiu，· ··，TR6表示用於驅動發光二極體之電晶體。 -46- 575899 A7 B7 五、發明説明（43 ) 於該範例，每個發光二極體與保護二極體組合形成一發光二極體燈。然而，發光二極體並不限於一個，且可結合複數個發光二極體。於該情形，複數個發光二極體與保護二極體皆並聯連接。此外，複數個發光二極體可具相同發射波長，於其情形亮度可進一步增強。該顯示器面板120以下列方式操作。例如，LED 22，若需要，可藉由啟動電晶體TR2點亮，其於列方向連接至 LED 22，且電晶體TR5，其於行方向連接至LED 22。於該情形’若保護二極體為單向二極體’電流依圖所不沿路線 A 1流動，使得LEDs 11，12，21亦可能不點亮。由於此原因，保護二極體最好由雙向二極體提供，即，保護二極體不允許電流通過，除非向前電壓變為超過特定值，與電壓方向無關。欲點亮之發光二極體可任意選擇。欲點亮之發光二極體可設定為複數個，不限於一個。藉由上述可清楚瞭解根據本發明之半導體發光裝置，可有效地將由作用層發射之光線引出外部。此外，根據本發明之半導體發光裝置製造方法，可以大量產率製造此類半導體發光裝置。此外，根據本發明之發光二極體燈與發光二極體顯示器可達到較高亮度。 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 575899 A7 B7 五發明説明（44 ) 參考數字 1 : η型砷化鎵基板 2 : η型砷化鎵缓衝層 3 : η型神化銘導電層 4 : η型 AlInPRAlxGabJvInbvP 反光層 5 : η型磷化鋁銦包層 6 : ρ 型（AUGadvIn^P 作用層 7 : p型磷化鋁銦包層 8 : p 型（AUGakyiM-vP 中間層 9 : η型磷化鎵電流阻擋層 10 : ρ 型（AlxGai.JvInuvP 電流分佈層 11 : η型電極 12 : ρ型電極 13 : Al〇y氧化物層 14 : AlOy/AlxGa^xAs氧化物反光層 15 ·· η型AlAs/AlxGai_xAs導電類型反光層 16 : η型砷化鋁導電層 17 ·間隔區域 -48 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇x 297公釐）

Claims

575899 A8 B8 C8 D8 補充第091121009號專利申請案中文申請專利範圍替換本(92年12月）申請專利範圍 1· 一種藉由在一半導體基板體發光裝置，該等複數層一半導體為材料所製成的置包含：上堆疊複數層而形成的半導包含以產生一特定波長光線一作用層，該半導體發光裝第反光層，其被提供於該半導體基板與該作用層間，且具有一包括含有鋁或間隔之一電介質的主反射部分，&一以含鋁之一半導體層為材料所製成的次反射部分。裝 2·如申請專利範圍第i項之半導體發光裝置，進一步包含：一第二反光層，其被提供於該第一反光層與該作用層間’且藉由堆疊複數對之一低折射係數材料層與一南折射係數材料層所形成。線 3·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中半導體基板屬於一第一導電類型；一第二導電類型電流分佈層，其被提供於該作用層上；該半導體發光裝置進一步包含一第一導電類型電流擋層’其被提供於該電流分佈層内之一特定區域，及一電極層，其被提供於該電流分佈層之一頂部表面’且對應於該電流阻擋層之一區域；本紙用中€^(哪）A4規格(21()><297公爱）

阻f 光層之次反射部分被置於一對應於該電流阻擋層之區域，及择馬光層之主反射部分被置於一對應於該電流阻擋層周圍之區域。 =:專利乾圍第i項之半導體發光裝置，其中 (A^第一反光層之次反射部分係由選自AlxGal_XAS、 (A X)V Πΐ'νΡ、（AlxGai_x)vIni-vN、（ALGaQvin^As 及 xGaKx)vIni_vSb (其中〇<xu且〇<v<i )之任一種半導體為材料所形成，及一4第一反光層之主反射部分係由A1〇y (其中y為一正貫數）或間隔為材料所形成。 5·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中 5亥第一反光層之次反射部分係由選自AlxGa^As層與 Al2Ga,2As (AlxGa,x)vin,vP ^ ”（AlzGa“z)vinivP層交替堆疊之一多層薄膜、（Ai^a 1 xhln^vN層與（AlzGaidvIn^vN層交替堆疊之一多層薄 (AlxGai-xhlni-vAs 層與（AlzGaiJvInbvAs 層交替堆疊之多層薄膜及（AlxGadvIn^Sb層與（AlzGadJub層交替堆疊之一多層薄膜（其中〇<x<zU且〇<v<1 )之任—種多層薄膜為材料所形成，及該第一反光層之主反射部分係由一多層薄膜為材料所形成，其中交替堆疊係以選自AixGa^As、（A1 Ga 2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ~ "" 〜----— 575899 A8

ιΧνρ、⑷也丄工、T V x〇a“丄1n^As 及（AlxGa :KvSb (其中〇如且0<v<1)以對應於形成該次反射 B之多層薄膜為材料所製成的半導體及AI〇y層（其中 y為一正實數）或一間隔層。 & -種半導體發光㈣造方法，該半導體讀定裝置係错由在-半導體基板上堆疊複數層所形成，該等複數層包含以產生-特定波長之光線之半導體為材料所製成的作用層，該方法包含步驟：裝 ▲於半導體基板與作用層間，提供lg比例於複數層中較任何其他層高之一銘豐富層；將一晶圓分割為晶片，於其中堆疊複數層，從而使铭豐富層之一側面暴露；及由暴露之側面氧化含於鋁豐富層内之鋁，從而使鋁豐富層之一周圍部分改變為一 A1〇y層。線 7·如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置製造方法，其中氧化含於銘豐富層内鋁之步驟的執行方式為將鋁豐 S層側面暴路之晶片置於一水蒸氣中。 8·如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置製造方法，其中水蒸氣藉由已通過沸水之一惰性氣體，弓丨進至鋁豐富層側面。 -3 - 本紙張尺度適财關家鮮(CNS) A4規格Τ21〇Χ297公幻 575899 A8 B8 申請專利範圍申明專利範圍第7項之半導體發光裝置製造方法，其中氧化合於链豐富層内鋁之步驟於具攝氏3〇〇至4〇〇度之一溫度之一大氣中實行。 •士申％專利範圍第6項之半導體發光裝置製造方法，進一步包含步驟：藉由姓刻’移除形成於鋁豐富層周圍部分之Α1〇層。 y 11·種發光二極體燈，其特徵在於包含如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置。 12.如申請專利範圍第11項之發光二極體燈，其中如該半導體發光裝置，完整提供彼此具不同波長之複數個半導體發光裝置，且半導體發光裝置以其彼此可獨立施加電流之方式連接。 U· —種發光二極體顯示器，其特徵在於包含如申請專利範圍第12項之發光二極體燈，且其係排列成一矩陣。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公董）裝· 訂線