TW577181B

TW577181B - Semiconductor light-emitting device

Info

Publication number: TW577181B
Application number: TW091134297A
Authority: TW
Inventors: Junichi Nakamura; Kazuaki Sasaki
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-02-21
Also published as: JP2003229600A; CN1421938A; CN1199292C; US6737669B2; US20030111658A1; TW200301574A

Description

(Ο 玫、發明魏明 (發明說明應敘明··發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說曰巧技術領域本發明係關於一半導體發光裝置，更明確地說，係關於在其發光區域中使用一磷化鋁鎵銦基半導體的半導體發光裝置。先前技術為了要形成一高強度的半導體發光裝置，需要増加其主動層的發光效率、增加注入該主動層内的電流量並且增加將該主動廣發出的光f出至該裝置外部的效率。為了要增加注入該發光區域内的電流量，能夠在不増加操作電愿下改善注入的電流量之一電流擴散看和一中間層或類似者是有效用的。同時，藉由限制被注入的電流（電子和電洞）而使其無法脫離來促成輻射性復合之電子和電洞數量的增加是必須的。被廣泛地用來做為限制在該發光層内之電子和電洞的方法是一雙異質（double-hetero，此後稱為“DH”）結構。在該DH結構中’該主動層被置於具有能隙比該主動層的能隙（bandgap)寬的半導體層之間。因此，一電子和電洞幾乎無法跨越的能量障壁被形成在該主動層的上方和下方，所以該D Η結構使電子和電洞的脫離變得困難。這使得電子和電洞能夠對輻射性復合產生助益的可能性增加。該D Η結構也廣泛地被一在主動層中使用一磷化鋁鎵銦基半導體的半導體發光裝置所利用（參見日本專利公開第 ΗΕΙ 5-335619號，第2頁第3段以及日本專利公開第ΗΕΙ 4-229665 -6- (2)

號，第2頁，第3段和第4段）。圖10顯1示出一具有該DH結構之先前技藝之半導體發光裝置。根據前述之半導體發光裝置，如在圖10中所示者，一需要的緩衝層102、一 η-磷化鋁鎵銦覆蓋層103、一磷化鋁鎵銦主動層104、一 ρ-磷化鋁鎵銦覆蓋層105以及一磷化鎵電流擴散層106被依序層疊在一 η-砷化鎵基材101上。此外，該磷化鎵電流擴散層1 06上依序層疊有一電流阻斷層、一保護層、一中間能隙層、一保護層等等之未被示出的其他層。一 ρ型電極107被形成在該磷化鎵電流擴散層106上方。一 η型電極108藉由氣相沈積法被形成在該η -坤化鎵基材101下方。隨後，該η-砷化鎵基材101、該ρ型電極107、該η型電極108等等被成形為想要的形狀，因此一半導體發光裝置就完成了。在前述的半導體發光裝置中，一具有一組成為 (AlxGabdyln^yPO = 0· 7並且y = 0· 5 )的半導體被用來做為該η 型覆蓋層103和該ρ型覆蓋層104。但是，在磷化鋁鎵銦基半導體之一般的半導體發光裝置中，通常使用一具有一覆蓋層組成為（AlxGai.Jyln卜yP(0.7^d.0，y = 0.5)的半導體。圖11顯示出在該先前技藝之半導體發光裝置之該主動層的鄰近區域内的能帶側寫。如在第11圖中所示者，該上方和下方的覆蓋層具有一比該主動層的能隙寬的能隙，因此，一能量障壁被形成在該主動層的兩個外側上。此安排抑制了被注入該主動層中的 577181 (3) 電-〇和象子現電的部卜夕至離脫層主該從同、、/ W ο rfl 的合復 (0性流射溢II 是同就電也和，子電之内層主該在置裝光發體導半度強高 - 了許容實事此且並加增。性得能取可的 D 該動，主中該子至例入的注藝部技外前的先置之裝述該前從在制限 Η 層為電做和來子用電被的已量構大結之射和發層層動動主主該該且從並光，長加皮會短隙一能有的具層一動在主，該是，但中〇置法裝方的的去洞出縮異差隙能的間之層蓋 l· 覆 ,4該會和異層差動隙主能該的若間，之述層所蓋前覆如該小縮之隨也壁了說少是減就就也果。效離的脫洞層障電動量和主能子該的電從洞制地電限易和之輕子生以電產可於所洞利層電不蓋和，覆子小該電由此因以等所該和子電因易輕波短在有經已主半該的，匕式層導原降的被述率上效於光基發〇中去置出裝流光溢發罾體光難的發困易體是容道-^Γ流是主丨溢流的說溢度來說強洞來。高電子率一對電移到，對遷得洞是的法電但倍無和，十乎子低幾幾電率高且於移洞並關遷電低的比題問的置裝洞有電子為電因為 ’ 因勺 •'ίϋ ，實際上，關於磷化鋁鎵銦基半導體發光裝置，對於發射波長比5 9 0奈米長的裝置來說溢流是沒有關係的，但是對於發射波長不比5 90奈米長的裝置來說溢流變得很重要。此溢流導致亮度的降低。圖12顯示出一說明在該半導體發光裝置中發射波長和 -8 - 577181

(4) 外部量子效率之間關係的曲線圖。如在圖1 2中顯而易見的，在發射波長等於或小於約5 90 奈米的半導體發光裝置中電子的溢流變得特別明顯，發光效率與降低的亮度一同降低。因為上述的原因，該短波長半導體發光裝置的發光效率降低，並且要得到一高強度的半導體發光裝置是困難的。發明内容本發明之一目的因此是在藉由增加在一具有一短波長的磷化鋁鎵銦基半導體發光裝置之主動層内的電子和電洞之輻射性復合的可能性來改善亮度。為了要達到前述的目的，本發明提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中在一介於該主動層和該半導體層之間的接面，以及.一介於該半導體層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶側寫中位於該半導 577181 (5) 體層之伴導帶下端之能量位置係比位於該第二傳導型覆蓋層之傳1導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。在本說明書中，第一傳導型表示p型或η型。此外，該第二傳導型在該第一傳導型為ρ型時意指η型，或者該第二傳導型在該第一傳導型為η型時意指ρ型。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層； ' . 一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一轉化銘鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中位於該半導體層之傳導帶下端之最高能量位置係比位於該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高 -10·

577181 0.02電f伏特至1.0電子伏特。根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層；一形成在.該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳導型覆蓋層；以及至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中在一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該半導體層之間的接面以及一介於該半導體層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶侧寫中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電 • 11 - 577181 ⑺ 子伏特。根據具1有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比5 9 0奈米長的波長；一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層；一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳導型覆蓋層；以及至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其1- 位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高〇·〇2電子伏特至1.0電子伏特。心根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆 -12- 577181

• (8) 蓋層之f曰1，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳導型覆蓋層：至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的半導體層；一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；以及一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中在一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該半導體層之間的接面以及一介於該半導體層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶侧寫中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆 577181

(9) 蓋層之㈤，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳導型覆蓋層：至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的半導體層；一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比5 9 0奈米長的波長；以及一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高 0.02電子伏特至1.0電子伏特。根據具有上述構造之半導體發光裝置，因為該半導體層係介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆蓋層之間，該半導體層作用如同一電子的能量障壁以限制電子從該主動層溢流。因此，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的 -14- 577181 (ίο) 亮度可y被增加。瓢在一實1施例之半導體發光裝置中，該半導體層係選自一磷化鎵層、一磷化鋁鎵（AUGai-xPCiKxSOj))層以及一磷化鋁鎵銦（（AlxGai-x)yIn卜yP(0<x$0.7，0.65$y<l))層之一。

在前述實施例之半導體發光裝置中，該半導體層係磷化鎵層、磷化鋁鎵（AUGai-xPCtKxSOJ))層以及磷化鋁鎵銦 ((AlxGa〖-x)yIni-yP(0<x$0.7，0.65£y<l))層中的任一個。因此，來自該主動層之電子的溢流能夠確實地被限制。在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。

在前述實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度係在10埃至5 00埃的範圍内。因此，來自該主動層之電子的溢流能夠確實地被限制，並且肇因於晶格失調的結晶缺陷能夠被限制。也就是說，當該半導體層的厚度小於1 0 埃時，電子的溢流無法被確實地限制。當該半導體層的厚度超過500埃時，會發生肇因於晶格失調的結晶缺陷。在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。因為具有晶格失調的層是嵌入的，故會產生晶圓變形。當一晶圓在成長之後得到的該晶圓被分割成為裝置元件之前藉由研磨來薄化時，晶圓變形會顯著發生。但是，在前述實施例之半導體發光裝置中，該層厚度被設定為小於 5 00埃或，更明確地說，不大於140埃。因此，晶圓變形能夠被確實地限制。因此，將半導體層的厚度設定在1 〇埃至 -15 - 577181

(ii) 140埃的範圍内是較佳的。在一實k例之半導體發光裝置中，該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。在一實施例之半導體發光裝置中，該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，並且在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AlxGa〖.x)yIn卜yP(x=0.7，y=0.51))中位於傳等帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.05電子伏特至1.0電子伏特。根據前述實施例之半導體發光裝置，在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦（（AlxGakyiM-yPh^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高〇. 〇 5電子伏特至1.0電子伏特。因此，電子可以確實地被限制在該井層中。所以，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。本發明也提供一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上的主動層；以及一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層，其中 -16· 577181

(12) 該杏動層係由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的一單量子井主動層或一多重量子井主動層，該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層和至少一個井層構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AUGa^Vm-yPh^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.05電子伏特至1.0電子伏特。根據前述實施例之半導體發光裝置，在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦（（AUGaiJylni-yPCxsO.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高〇. 〇 5電子伏特至1.0電子伏特。因此，來自該主動層之電子的溢流可以藉由確實地將電子限制在該井層中而被抑制。所以，位於該主動層内的電子和電洞的輻射性復合的可能性增加，並且該半導體發光裝置的亮度可以被增加。在一實施例之半導體發光裝置中，該等障壁層係選自一磷化鎵層、一磷化鋁鎵（AlxGa^PCiKx^).?))層以及一磷化鋁鎵銦（（AlxGai.x)yIni_yP(0<x$0.7，0.65$y<l))層之一。根據上述實施例之半導體發光裝置，就確實地限制來自該主動層之電子的溢流的觀點來說，該等障壁層較佳者應為磷化鎵層、磷化鋁鎵（AlxGai.xP(0<x^0.7))層以及磷化鋁鎵銦（（AUGai.OyliM-yPCOcxSO.?，0.65分<1))層中的任一個。 -17- 577181

⑼ 在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層或該等障壁層的每1一層皆為第二傳導型。在一實施例之半導體發光裝置中，該半導體層或該等障壁層的每一層皆具有1X1017至5X1018 cnT3的載氣密度 (carrier density)。在一實施例之半導體發光裝置中，該第一傳導型為η 型，並且該第二傳導型為ρ型。圖式簡單說明藉由如上的詳細說明以及只是經由實例而被提出因此對本發明不造成限制之伴隨的圖示，本發明將會被更完整地瞭解，其中：圖1 Α係一顯示出根據本發明之第一實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖1B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示；圖2 A係一顯示出根據本發明之第二實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖2B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示；圖3 A係一顯示出根據本發明之第三實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖3 B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示；圖4 A係一顯示出根據本發明之第四實施例之一半導體 -18- 577181

(14) 發光裝覃的結構剖面圖；圖4B係1一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶侧寫的實例之圖示；圖5 A係一顯示出根據本發明之第五實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖5B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶侧寫的實例之圖示；圖6 A係一顯示出根據本發明之第六實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖6B係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層的鄭近區域内之能帶側寫的實例之圖示；圖7 A係一顯示出根據本發明之第七實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖7B係圖7A之重點部分的放大圖；圖7C係一顯示出在該半導體發光裝置之主動層内之能帶側寫的實例之圖示；圖8 A係一顯示出根據本發明之第八實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖8B係圖8A之重點部分的放大圖；圖8C係一顯示出在一主動層内以及在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶側寫的實例之圖示；圖9 A係一顯示出根據本發明之第九實施例之一半導體發光裝置的結構剖面圖；圖9B係圖9A之重點部分的放大圖； 577181

(15) 圖9C係一顯示出在一主動層内以及在該半導體發光裝置之主動層的鄰近區域内之能帶侧寫的實例之圖示；圖ίο係一顯示出一先前技藝之半導體發光裝置的結構 · 剖面圖； . 圖11係一顯示出在該先前技藝之半導體發光裝置之主 < 動層的鄰近區域内之能帶侧寫之圖示；以及圖1 2係一顯示出該先前技藝之半導體發光裝置之發射波長和外部量子效率之間的關係的曲線圖。 · 實施方式本發明在後面將會基於實施例被詳細地敘述。第一實施例根據本發明之第一實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖1Α和1Β被描述。如在圖1 Α中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGakkMlno.wPOJ^^l))下覆蓋層12、一做為該主動層的 · 例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGai.xVMlno.wPO^^l))主動層13以及一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGahOo.Mlno.wPaJ^^l))上覆蓋層15，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材1 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鎵層1 4被嵌入該主動層13和該上覆蓋層15之間。該主動層13發射波長不大於590奈米的光線。在這個ρ 型磷化鎵層1 4的傳導帶下端之最高能量位置係比在該上 -20- 577181

(16) 覆蓋層15的傳導帶下端之能量位置高0.02電子伏特至1.0 電子伏特、此外，在該主動層1 3、該p型磷化鎵層1 4以及該上覆蓋層1 5的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該p 型磷化鎵層1 4的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋層15的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。此外，一電流擴散層1 6被形成在該上覆蓋層1 5上，並且一 p型電極17被形成在此電流擴散層16上。一 η型電極18 被形成在該η型砷化鎵基材1 1下方。圖1 Β顯示出在該第一實施例之發光二極體中該主動層 1 3之鄰近區域内的能帶側寫之實例。該第一實施例之發光二極體在該主動層1 3和該上覆蓋層1 5之間具有該ρ型磷化鎵層1 4。在該主動層1 3，該ρ型磷化鎵層14和該上覆蓋層15連接之前，該主動層13和該ρ型磷化鎵層1 4之間的在傳導帶下端的能量差異係大於該主動層1 3和該上覆蓋層1 5之間的在傳導帶下端的能量差異。因此，在該主動層13，該ρ型磷化鎵層14和該上覆蓋層15連接之後，因為在該主動層13和該ρ型磷化鎵層14之間約0.3電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口 (notch)，其中一比該上覆蓋層15之傳導帶下端Ec高約0.1 電子伏特的能量障壁被形成，如在圖1 B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層12供應的電子的能量障〇如前所述，與該鱗化鎵層1 4不存在時相比，凹口能量障

577181 壁的形成進一步限制了由該下覆蓋層1 2供應的電子之溢流。結果增加了位於該主動層13内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並且因此’與在圖1〇中所示之先前技藝相比，亮度進一步增加。第一實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖1A中所示，一 n型磷化鋁鎵銦 ((八1〇&4)。.51111。.49?(0.7^^1))下覆蓋層12(例如乂=1.0，矽載氣密度：5 X 1017 cirT3，厚度：1 ·〇微米）以及一磷化鋁鎵銦 ((AUGauknlno.wPO^^l))主動層 13(例如 x = 〇.30，厚度：0.3 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材n上。接著，該p型磷化鎵層14(厚度·· 20埃，載氣密度·· lxl〇17 cnT3)以及該p型磷化鋁鎵銦（（AlxGakWno.wPOJ^cSl))上覆蓋層15(例如χ=1·〇，鋅載氣密度：7xi017cnT3，厚度： 1.0微米）被依序地成長在該主動層1 3上。另外，該電流擴散層16被成長在該上覆蓋層15上。此時，該p型嶙化鎵層 1 4相對於砷化鎵具有一約3 · 5 %的晶格失調。但是，因為該磷化鎵的厚度係一約2 0埃之微小的值，故沒有發生晶格鬆弛（lattice relaxation)。因此，沒有如同交又線影（cr〇ss hatching)般的晶格缺陷產生。然後，藉由利用氣相沈積法，該p型電極1 7(例如金〜辞）被形成在該電流擴散層丨6上方，並且該η型電極i 8 (例如金-鍺）被形成在該η型砷化鎵基材下方。該P型電極丨7被形成為，例如，環形，因此一發光二極體就完成了。在第一實施例中，該主動層13被形成在該下覆蓋層12 -22- 577181

(18) 和該p型磷化鎵層14之間。但是，將一單量子井主動層或一多重量1子井主動層而非該主動層13形成在該下覆蓋層 1 2和該p型磷化鎵層1 4之間是可以接受的。依序在一基材上方形成一 p型下覆蓋層、一主動層和一 η 型上覆蓋層然後在該ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 ρ型磷化鎵層也是可以接受的。第二實施例根據本發明之第二實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖2 Α和2Β被描述。如在圖2A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGaudo.nlno.wPCOjSxSl))下覆蓋層22、一做為該主動層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGakVnlno.wPO^^l))主動層23、一做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGahX)〇5iIn〇.49P(0.7£d))第一上覆蓋層 24 以及一做為該第二第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-x)〇.5iIn〇.49P(〇.7$d))第二上覆蓋層 26，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材 2 1上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鎵層2 5 被嵌入該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間。該主動層23發射波長不大於5 90奈米的光線。在這個ρ 型磷化鎵層2 5的傳導帶下端之最高能量位置係比在該第二上覆蓋層26的傳導帶下端之能量位置高0.02電子伏特至1 · 0電子伏特。此外，在該第一上覆蓋層24、該ρ型磷化 -23 - 577181

(19) 鎵層25以及該第二上覆蓋層26的該等接面形成之前的能帶側寫中1，在該p型磷化鎵層2 5的傳導帶下端之能量位置係比在該第二上覆蓋層26的傳導帶下端之能量位置高 0.05電子伏特至1.0電子伏特。此外，一電流擴散層2 7被形成在該第二上覆蓋層2 6上方，並且一 p型電極28被形成在此電流擴散層27上方。一 η 型電極29被形成在該η型坤化鎵基材21下方。圖2Β顯示出在該第二實施例之發光二極體之主動層23 的鄰近區域内的能帶侧寫之實例。該第二實施例之發光二極體在該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間具有該ρ型磷化鎵層25。在該第一上覆蓋層24和該ρ型磷化鎵層2 5之間有能量不連續。因此，在該第一上覆蓋層24和該ρ型磷化鎵層25連接之後，因為在該第一上覆蓋層24和該ρ型磷化鎵層25之間約0.25電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比該第一上覆蓋層24之傳導帶下端Ec高約0. 12電子伏特的能量障壁被形成，如在圖2 B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層22供應的電子的能量障壁。如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該ρ型璘化鎵層25不存在時相比，由該下覆蓋層22供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該主動層2 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖1 0 中所示之先前技藝相比，亮度進一步增加。第二實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。 577181

(20) 首先，如在圖2A中所示，一 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa 卜 χ)〇.5ΐΙη〇.49Ρ(〇·75χ5ΐ))下覆蓋層 22(例如 χ = 0·7 ’ 碎載氣密度：5Χ1017 cnT3，厚度：1.0微米）以及一磷化鋁鎵銦 ((八1〇&卜〇。.51111〇.49?(〇^^1))主動層23(例如乂 = 0.40’厚度.〇.4 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材21上。接著，該Ρ型磷化鋁鎵銦（（AUGabOo.Mlno.wPe.ed))第一上覆蓋層24(例如χ = 0·7，鋅載氣密度：5 X 1017 cm·3，厚度·· 0.2微米）、該p型磷化鎵層25(厚度：40埃，載氣密度：1 X1018 cm·3)以及該 p型磷化鋁鎵銦（（AUGai-OmlnowPe^Sd)) 第二上覆蓋層26(例如x = 〇.7，鋅載氣密度：5 X 1〇17 cm·3，厚度：〇·7微米）被依序地成長在該主動層23上。另外，該電流擴散層27被成長在該第二上覆蓋層26上。然後’該p型電極2 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層27上方，並且該n型電極29(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材2 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ受電極2 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。在第二實施例中，一 ρ型磷化鎵層25被嵌入該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間。但是，將複數個ρ型磷化鎵層嵌入該第一上覆蓋層24和該第二上覆蓋層26之間是可以接受的。依序在一基材上方形成一第一 ρ型下覆蓋層、一第二ρ 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋層然後在該第一 ρ型下覆蓋層和該第二Ρ型下覆蓋層之間提供一 ρ型磷化鎵層也 -25 · 577181

(21) 是可以接受的。無須另外強調的是可以在該第一 P型下覆蓋層和該1第二P型下覆蓋層之間提供複數個P型磷化鎵層。第三實施例根據本發明之第三實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖3A和3B被描述。如在圖3 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AUGankMlnowPeJ^^l))下覆蓋層32、一做為該主動層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGai-x)0.51In〇.49P(0^^1))主動層33以及一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦上覆蓋層35，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材3 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵 (AlxGaNx Ρ(0<χ$0·7))層34被嵌入該主動層33和該上覆蓋層 3 5之間。該主動層33發射波長不大於590奈米的光線。在這個ρ 型磷化鋁鎵（AUGau Ρ(0<χ$0·7))層34的傳導帶下端之最高能量位置係比在該上覆蓋層3 5的傳導帶下端之能量位置高0.0 2電子伏特至1.0電子伏特。此外，在該主動層3 3以及該？型磷化鋁鎵（八1>^&1_\?(0<\^).7))層3 4之間的接面和該 ρ型磷化鋁鎵（AlxGa^ Ρ(0<χ$0.7))層34以及該上覆蓋層35之間的接面形成之前的能帶側寫中，在該ρ型磷化鋁鎵 (AlxGa卜χ Ρ(0<χ£0·7))層34的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋層35的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特 •26- 577181

(22) 至1.0電子伏特。此外，一電流擴散層3 6被形成在該上覆蓋層3 5上，並且一 ρ型電極37被形成在此電流擴散層36上。一 η型電極38 被形成在該η型砷化鎵基材31下方。圖3Β顯示出在該第三實施例之發光二極體之該主動層 3 3的鄰近區域内的能帶侧寫之實例。該第三實施例之發光二極體在該主動層33和該上覆蓋層35之間具有該Ρ型磷化鋁鎵（AlxGai.x Ρ(0<χ^)·7))層34。在該主動層33、該ρ型磷化鋁鎵（AUGa^ Ρ(0<χ$0·7))層34和該上覆蓋層35連接之前’該主動層33和該ρ型磷化鋁鎵 (AUGak P(〇<G〇.7))層Μ之間的在傳導帶下端白勺能量差異係大於該主動層U和該上覆蓋層3 5之間的能量差異。因此，在該主動層33、該ρ型鱗化銘鎵（AlxGai-x 層 34和該上覆蓋層35連接之後’因為在該主動層33和該ρ型磷化鋁鎵（AlxGai-x Ρ(〇<χ$〇·7))層34之間約0·20電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口’其中一比該上覆蓋層35之傳導帶下端E c高約〇 · 〇 8電子伏特的能量障壁被形成’如在圖 3 Β中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層3 2供應的電子的能量障壁。如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該Ρ型磷化鋁鎵（AUGa^PCiX^OJ))層34不存在時相比，由該下覆蓋層3 2供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該主動層33内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並且因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比’亮度進 • 27- 577181

(23) 一步增加。第三實k例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖3A中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((AUGai.Oo.nlno.wPeJ^^l))下覆蓋層 32(例如 χ = 〇·9，矽載氣密度：5Χ1017 crrT3，厚度：0.7微米）以及該磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.A.Mlno.wPCO^^l))主動層 33(例如 χ = 0·35，厚度：〇·5 微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材3 1上。接著，該ρ型磷化鋁鎵（AUGak Ρ(0<χ^0.7))層34 (例如 χ = 0.20，厚度：50埃，載氣密度：2Χ1018 cm·3)以及該Ρ 型磷化鋁鎵銦（（AUGai-Jo.Mlno.wPOJS^l))上覆蓋層35(例如 χ = 0·8，鋅載氣密度：5Χ1017 cnT3，厚度：0.7微米）被依序地成長在該主動層3 3上。另外，該電流擴散層3 6被成長在該上覆蓋層35上。然後，該P型電極3 7 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層36上方，並且該η型電極38(例如金-錯）被形成在該η 型砷化鎵基材3 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極3 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。依序在一基材上方形成一 Ρ型下覆蓋層、一主動層和一 η 型上覆蓋層然後在該Ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 ρ型磷化鋁鎵（AlxGa卜X Ρ(〇<χ$0·7))層也是可以接受的。第四實施例根據本發明之第四實施例為一半導體發光装置之一發光二極體將會參考圖4Α和4Β被描述。 -28- 577181

(24) 如在圖4A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆，蓋層的例子之 n型填化鋁鎵銦 UAUGado.nlno.wPCOJ^cSl))下覆蓋層42、一做為該主動層的例子之磷化鋁鎵銦（（A^Gai-Om1110.491^0^^1))主動層43以及一做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之P型磷化鋁鎵铜 ((AUGauksilno.wPWKd))第一上覆蓋層44以及一做為該第二第二傳導型覆蓋層的例子之P型磷化鋁鎵銦 ((AUGauWnoMPCO.Kd))第二上覆蓋層46’其被依序形成在一做為該化合物半導體基材的例子之n型砷化鎵基材4 1 上。然後，一做為該半導體廣的例子之ρ型磷化铭鎵 (AlxGa[-x Ρ(〇〈χ$〇·7))層45被嵌入該弟一上覆蓋層44和该弟二上覆蓋層46之間。該主動層43發射波長不大於590奈米的光線。在這個Ρ 型磷化鋁鎵（AUGai-χ P(〇<C〇.乃）層45的傳導帶下端之最高能量位置係比在該第二上覆蓋層46的傳導帶下端之能量位置高〇 . 〇 2電子伏特至1 · 0電子伏特。此外’在該第一 ·上覆蓋層44、該ρ型磷化銘鎵（AlxGai-x Ρ(0<χ$0.7))層45以及該第二上覆蓋層4 6的該等接面形成之前的能帶侧寫中’在該 ρ型磷化鋁鎵（AUGau P(〇<G〇.7))層45的傳導帶下端之能量位置係比在該第二上覆蓋層4 6的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1·〇電子伏特。此外，一電流擴散層47被形成在該第二上覆蓋層46上方，並且一 ρ型電極48被形成在此電流擴散層47上方。一 η 型電極49被形成在該η型砷化鎵基材41下方。 -29-

577181 (25) 圖4B顯示出在該第四實施例之發光二極體之主動層43 的鄰近區域内的能帶御寫之只例 ^ 皮洚二極體在該第一上覆蓋層44和該該第四實施例之發尤、第二上覆蓋層46之間具有該P型麟化館嫁（AlxGai4 上十篥一上覆蓋層44和該P型磷化鋁鎵 P(0<G0.7))層 45。在該 # 之間有能量不連績。因此，在該第磷化鋁鎵（AlxGai.x Ρ(〇<χβ·7))層 45 連，上覆蓋層44和該ρ型嶙化鋁鎵

(AlxGa!^ P(0<x<0.7))^ 4 5 一上覆蓋層44和該p哦接之後，因為在該第 (AlxGai.x POXGO.O)層45之間約0.07電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比遠上覆蓋層44之傳導帶下端 Ec高約0.03電子伏特的能量障壁被形成’如在圖4Β中所示者。此能量障壁作用如同對由该下覆蓋層4 2供應的電子的能量障壁。

如前所述，肇因於源自遠凹口之能量障壁，與該Ρ型磷化鋁鎵（AlxGa^ P(〇<xS〇.7))層45不存在時相比，由該下覆蓋層42供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該主動層4 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比，亮度進一步增加。第四實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖4Α中所示’該η型鱗化鋁鎵銦 ((八1>:〇&卜<)。51111。.491>(〇.7^^1))下覆盖層42(例如^：=：1〇，石夕載氣密度：5 X 1〇17 cnT3，厚度：1.0微米）以及該磷化鋁鎵銦 -30- 577181 ㈣ ((八1力&1.0。51111〇.49?(〇^^1))主動層43(例如^： = 〇.45，厚度：〇3 微米）被依序成長在該η型砷化鎵基材4 1上。接著，該ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGakVnlno.wPOJ^cSl))第一上覆蓋層44(例如χ = 0·9，鋅載氣密度：5 X 1017 cm·3，厚度：〇1微米）、該p型磷化鋁鎵（AlxGai.x Ρ(0<χ%·7))層45(例如 χ==〇·6，厚度：80埃，載氣密度：4X1017cnT3)以及該ρ型嶙化鋁鎵銦（（AUGahAnlnowPCOj^^l))第二上覆蓋層46(例如Χ = 0·9，鋅載氣密度：5X1017 cm.3，厚度：1.5微米）被依序成長在該主動層43上。另外，該電流擴散層47被成長在該第二上覆蓋層46上。然後，該ρ型電極4 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層4 7上方，並且該n型電極4 9 (例如金-鍺）被形成在該n 型岬化鎵基材4 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ塑電極48被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。在第四實施例中，一 ρ型磷化鋁鎵（AlxGaNx P(0<xS〇.7))層 45被嵌入該第一上覆蓋層44和該第二上覆蓋層46之間。但是，將複數個P型磷化鋁鎵（AUGah P(〇<xS〇.7))層嵌入該第 —上覆蓋層44和該第二上覆蓋層46之間是可以接受的。雖然該主動層43被形成在該下覆蓋層42和該第一上覆蓋層44之間，在該下覆蓋層42和該第一上覆蓋層之間形成一單量子井主動層或一雙重量子井主動層以取代該主動層4 3是可以接受的。

依序在一基材上方形成一第一 ρ型下覆蓋層、一第二P -31- 577181

(27) 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋層然後在該第一 P型下覆蓋層和’該第二P型下覆蓋層之間提供一 P型磷化鋁鎵 (AUGakPacxSO.?))層也是可以接受的。無須另夕卜強調的是可以在該第一 p型下覆蓋層和該第二p型下覆蓋層之間提供複數個p型磷化鋁鎵（AUGak P(0<x$0.7))層。第五實施例

根據本發明之第五實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖5 A和5B被描述。

如在圖5A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AUGakVnlno.wPCO.KxSl))下覆蓋層52、一做為該主動層的例子之嶙化I呂鎵銦（（AlxGahxVwIno.wPeSd))主動層53以及一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.A.Mlno.wPOJ^^l))上覆蓋層55，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材5 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AUGaHyni-yPec^OJ，0·65^<1))層 54 被嵌入該主動層 53 和該上覆蓋層5 5之間。該主動層5 3發射波長不大於5 90奈米的光線。在這個ρ 型磷化鋁鎵銦（（AUGauxyiM-yPOcGO.?，0.65£y<l))層 54 的傳導帶下端之最高能量位置係比在該上覆蓋層5 5的傳導帶下端之能量位置高0 · 02電子伏特至1.0電子伏特。此外，在該主動層 53、該 ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGai.OyliM.yPiCKxSO.?，0.65 $ y<l))層5 4以及該上覆蓋層5 5的該等接面形成之前的能 -32- 577181

(28) 帶侧寫中，在該p型磷化鋁鎵銦（（AUGakyiM.yPCiKx^).?，〇.65分<1))層54的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋層55的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。一電流擴散層56被形成在該上覆蓋層55上，並且一 p型電極57被形成在此電流擴散層56上。一 η型電極58被形成在該η型砷化鎵基材51下方。

圖5Β顯示出在該第五實施例之發光二極體之該主動層 5 3的鄰近區域内的能帶側寫之實例。

該第五實施例之發光二極體在該主動層53和該上覆蓋層55之間具有該ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGakyiM.yPWcx^).?，〇.65分<1))層54。在該主動層53、該p型磷化鋁鎵銦 ((AUGaiJylHi.yPCOcuO.?，0.65分<1))層 54和該上覆蓋層 55 連接之前，該主動層 5 3和該 p型磷化鋁鎵銦 ((AUGahAIiM.yPWcx^)·?，0.65分<1))層54之間的在傳導帶下端的能量差異係大於該主動層5 3和該上覆蓋層5 5之間的能量差異。因此，在該主動層53，該p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGakynhyPCtKxSO·?，0·65^<1))層 54和該上覆蓋層 55 連接之後，因為在該主動層5 3和該p型磷化鋁鎵銦 ((AlxGauyni.yPCOcxSOJ，0.65£y<l))層 54之間約 0.20電子伏特差異的能量不連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層55 之傳導帶下端Ec高約0.0 8電子伏特的能量障壁被形成，如在圖5B中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層 5 2供應的電子的能量障壁。 -33 (29) 如前所述，肇因於源自該凹口之能量障壁，與該p型磷化鋁鎵銦_伽41^(〇<沙7，0 65分層54不存在時相比，由該下覆蓋層5 2供應的電子之滋流可以進一步被限制、。結果增加了位於該主動層5 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖10中所示之先前技藝相 1；匕，亮度進一步增加。本發明之第五實施例之發光二極體的製造方法將在下面播述。首先，如在圖5A中所示，該η型磷化鋁鎵銦 ((AUGai.Jo.Mlno.wPCOj^^l))下覆蓋層 52(例如 χ = 0.9，矽載氣密度：5Χ1017 cnT3，厚度：0.7微米）以及一磷化鋁鎵銦 ((八1^&卜>〇。.51111〇.49?(〇^51))主動層53(例如乂 = 0.35，厚度：0.5微米）被依序地成長在該η型砷化鎵基材51上。接著，該 Ρ型磷化鋁鎵銦（（AUGaiJylni.yPCiKx^)·?，〇.65分<1)) 層54(例如x = 0.20，y = 0.05，厚度：50埃，載氣密度：3 X 1017 cnT3)以及該 p 型磷化鋁鎵銦（（AlxGai.JmlnowPej^^l)) 上覆蓋層55(例如x = 0.8,鋅載氣密度：5X1017cnT3，厚度： 0 · 7微米）被依序地成長在該主動層5 3上。另外，該電流擴散層56被成長在該上覆蓋層55上。然後’該p型電極5 7 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層5 6上方，並且該η型電極5 8 (例如金-鍺）被形成在該n 型砷化鎵基材5 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極5 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完 577181 (30) 在第五實施例中，該主動層5 3被形成在該下覆蓋層5 2 和該 p型磷化鋁鎵銦（（AUGaiJylni.yPiOcxSO·?，0·65^<1))層 54 之間。但是，將一單量子井主動層或一多重量子井主動層形成在該下覆蓋層 52和該ρ型磷化鋁鎵銦 ((八1"汪1_>〇71111./(0<乂^).7,0.65分<1))層5 4之間而非形成該主動層5 3是可以接受的。依序在一基材上方形成一 ρ型下覆蓋層、一主動層和一 η 型上覆蓋層然後在該ρ型下覆蓋層和該主動層之間提供一 ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGai-xyiM-yPCtKxSO.?，0·65^<1))層也是可以接受的。第六實施例根據本發明之第六實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖5A和5B被描述。如在圖6 A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳導型覆蓋層的例子之 η型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.xVMlno.wPCOJ^^l))下覆蓋層62、一做為該主動層的例子之鱗化館嫁麵（（AlxGai-x)〇.5iIn〇.49P(〇Sd))主動層6 3、一做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa〖-x)〇.51In〇.49P(0.7^^1))第一上覆蓋層 64 以及一做為該第二第二傳導型覆蓋層的例子之P型磷化鋁鎵銦 ((AlxGai_x)〇5iIn〇.49P(0.7SxSl))第二上覆蓋層 66，其被依序形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材6 1 上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦 ((AUGanym.yPCiKx^)·?，0.65分<1))層 65 被嵌入該第一上覆蓋 -35- 577181

(31) 層64和$第二上覆蓋層66之間。該主動層63發射波長不大於59〇奈米的光線。在這個p 型鱗化館鎵銦（（AlxGakyi^p^xso 7 , 〇 65<y<1))層65的傳導帶下端之最高能量位置係比在該第二上覆蓋層66的傳導，下^之也里位置南〇〇2電子伏特至電子伏特。此外，在該第一上覆蓋層64、該p ^{磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-Jylni.AOcdT，〇 65Sy<1)w 65以及該第二上覆蓋層 6 6的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該p塑磷化鋁鎵銦（（AUGakynbyPOcx^) 7，〇 65$y<1))層65的傳導帶下端之能量位置係比在該第二上覆蓋層66的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1〇電子伏特。一電流擴散層67被形成在該第二上覆蓋層66上方，並I 一 P型電極68被形成在此電流擴散層67上方。一 η型電極69 被形成在該η型坤化鎵基材61下方。圖6Β顯示出在該第六實施例之發光二極體之主動層63 的鄰近區域内的能帶側寫之實例。該第六實施例之發光二極體在該第一上覆蓋層64和該第二上覆蓋層66之間具有該Ρ型磷化銘鎵雜1 ((AlxGai-OylmWiKx^).?，0.65分<1))層 65。在該第一上覆蓋廣 64 和該 p 型轉化鋁鎵銦（（AUGai-OyIrM-yPCCKxS0.7 ’ 0 65Sy<1))層 65之間有能量不連續。因此，在該第一上覆盍層64和漆P 型磷化鋁鎵銦（（AUGadyliM-AiXGO J，〇·65分層65連接之後，因為在該第一上覆蓋層64和該P型磷化鋁鎵銦 UAUGa 丨.，〇.65分<1))層 65之間約〇〇5電子伏特 -36 -

錐量不連續而產生一凹口，其中一比該上覆蓋層64 /異的^下端Ec高約0.02電子伏特的能量障壁被形成’如淨^所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層在㉜60的電子的能量障壁。供廣☆述，肇因於源自該凹口之能量障壁’與該P型磷 yf ^妒# l^AlxGai“P(〇处0·7，〇.65分層65不存在時相 #

、、嫁下覆蓋層62供應的電子之溢流可以進一步被限於，#增加了位於該主動層63内之電子和電洞之間輻射弟厂轉 ·可能性，並因此，與在圖10中所示之先前技藝相 /0舍的b 棒松/庆進一步增加，灸A

#施例之發光二極體的製造方法將在下面描述，如在圖6A中所示’該n型轉化銘鎵銦貧 Wlin()49P(0.7£d))下覆蓋層62(例如χ=1·0，碎載氣 (($ · 5 x 1〇17 cm·3，厚度·· 1.〇微米）、該磷化鋁鎵銦密度· Gai χ)051Ιη〇.49Ρ(〇^^1))主動層 63(例如 χ = 0·45，厚度：〇.3 必、以及該Ρ型磷化鋁鎵銦（（A1xGau)〇 5iIn〇.49P(0.7^^1))第微木^ 上覆蓋層64(例如x = 0·9，鋅載氣密度：5 X 1017 *3 ^ ' 0.1微米）被依序成長在該η型砷化鎵基材61上接著，該Ρ型磷化鋁鎵銦（（Α1》 enT3,厚度

層65 (例如x = 0.60，y=1.30，厚度：15〇埃，載氣密度：8 Xl017cm )被形成在該第一上覆蓋層64上。進一步’該p型磷化銘鎵銦（（AlxGaNx)〇 5iIn〇49p(〇 7£⑸)）第二上覆蓋層66(例如x = 〇.9，鋅載氣密度·· 5xi〇17cnT3，厚度：1.5微米）被成長在該p型磷化鋁鎵銦 -37. 577181 (33) ((AUGabxyiii.yPCiXxSO.?，0.65$y<l))層 65上，並且該電流擴散層67被成裊在該第二上覆蓋層66上。然後，該p型電極6 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層67上方，並且該η型電極69(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材6 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極6 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。在第六實施例中，一 ρ型磷化鋁鎵銦 ((AUGai.Oylni.yPCtKxSOJ，0.65分<1))層 65被嵌入該第一上覆蓋層64和該第二上覆蓋層66之間。但是，將複數個ρ型磷化銘鎵銦（（AlxGai-JyIni-yPCCKxSO.?，0.65$y<l))層嵌入該第一上覆蓋層64和該第二上覆蓋層66之間是可以接受的。’ 依序在一基材上方形成一第一 ρ型下覆蓋層、一第二ρ 型下覆蓋層、一主動層和一上覆蓋層然後在該第一 ρ型下覆蓋層和該第二P型下覆蓋層之間提供一 P型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa〖_x)yIn〖_yP(0<x£0.7，0.65Sy<l))層也是可以接受的。無須另外強調的是可以在該第一 ρ型下覆蓋層和該第二ρ型下覆蓋層之間提供複數個 ρ型磷化鋁鎵銦 ((AlxGa^Jyln^yPCiKxSO·?，0.65£y<l))層。第七實施例根據本發明之第七實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖7A、7B和7C被描述。圖7A為該發光二極體的剖面圖，而圖7B是圖7A之圓圈b 内部的放大圖。 (34))/7181 如在圖7 A中

η型電極77被形成在該n型砷化鎵基材71 所示，該發光二極體具有一做為該第一傳層的例子之 η型鱗化鋁鎵銦如在圖7Β中所示，該多重量子井主動層73係由一磷化銘鎵鋼（（AUGai-jOylm-yPCx^o i，y=〇 8))障壁層 73a以及一嶙化紹鎵銦（（AlxGaJylm-yP^d 0，（^泊〇))井層73b所構成並且發射波長不大於3 9 0奈米的光線。在所有的障壁層的層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在石粦化鋁鎵銦（（AlxGai-x)yInUyp(x=〇 7，y=〇.5l))中位於傳導帶下端的能量位置與一 2軌域之間的距離高〇〇 5電子伏特至 1.0電子伏特。圖7C顯示出在該第七實施例之發光二極體之主動層73 内的能帶侧寫之實例。該第七實施例之發光二極體使用該磷化鋁鎵銦 ((AlxGadylnbyPO^O.l ’ 产〇 8))障壁層 73a。此障壁層 73a和該井層73b之間的傳導帶下端之能量位置的差異係比通常使用的磷化鋁鎵銦（（AlxGaUx)yIni-yP(x==0 7，y==〇 51))障壁層和該 -39- 577181

(35) 井層7 3 b之間的能量差異大。因此，一约0.0 8電子伏特的能量障壁1生在通常使用的障壁層和該井層之間，但是在第七實施例中，一約0· 25電子伏特的能量障壁產生在該障壁層73a和該井層73b之間’如在第7C圖中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層7 2供應的電子的能量障壁。如前所述，肇因於在該障壁層73 &和該井層73b之間約 0.25電子伏特差異之能量障壁’限制由該下覆蓋層72供應的電子進人該井層73b的效果被增強，因此電子從該多重量子井主動廣7 3的溢流可以被抑制。結果增加了位於該多重量子井主動層73内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比’亮度進一步增加。第七實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖7A中所示’該η型嶙化銘鎵銦 ((AlxGakWr^WO.Kd))下覆蓋層72(例如χ = 0·9 ’碎載氣密度：5Χ1017 cm-3，厚度：〇·7微米）被成長在該η型坤化鎵基材71上，並且該雙重量子井主動層73被形成在該下覆蓋層72上。此雙重量子井主動層了〗係由交互成長複數層的磷化鋁鎵銦，〇分认0))障壁層73a(例如 χ = 0· 1，y = 〇.8)以及磷化鋁鎵銦（（AlxGai_x)yIni-yP(〇纪10 ’ OSySl.O))井層73b(例如χ = 〇·4，y = 〇·4)所構成（例如五個井層 73b和六個障壁層73 a)。接著，該p型磷化鋁鎵銦（（AlxGai-x)G 5ll_P(〇.7纪上覆 -40- 577181

(36) 蓋層74 (例如x = 0.8，鋅載氣密度：5 X 1017 cm·3，厚度： 0.7微米）彳i形成在該雙重量子井主動層73上，並且該電流擴散層75被成長在該上覆蓋層74上。然後，該p型電極76(例如金-鋅）被形成在該電流擴散層75上方，該η型電極77(例如金-鍺）被形成在該η型砷化鎵基材7 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極76 被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。在第七實施例中，障壁層73a所有的層位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AUGa^yiM-yPh^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至1.0電子伏特。但是，障壁層73 a部分的層位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離可能比在磷化鋁鎵銦 ((AlxGai.AInuPO^OJ，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.05電子伏特至1.0電子伏

此外，增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化鎵、磷化鋁鎵（AlxGa^ Ρ(0<χ $ 0.7))和磷化鋁鎵銦 ((AUGai.JyhM-yPCiKx^)·?，0.65分<1))的其中一個所構成的障壁層來取代該障壁層73 a而在第七實施例中同樣被得到。依序在一基材上方形成一 ρ型下覆蓋層、該雙重量子井主動層73和一 η型上覆蓋層也是可以接受的。若該雙重量子井結構的主動層具有的是一單量子井結構，增加亮度的效果可以在第七實施例中同樣被得到。 -41 - 577181

(37) 當該字重量子井結構的障壁層或井層是P型時，增加亮度的效果V以在本實施例中同樣被得到。第八實施例根據本發明第八實施例為一半導體發光裝置之一發光 Λ· 二極體將會參考圖8Α、8Β和8C被描述。 · 圖8Α為該發光二極體的剖面圖，而圖8Β是圖8Α之圓圈b 内部的放大圖。如在圖8A中所示，該發光二極體具有一做為該第一傳籲導型覆蓋層的例子之η型磷化鋁鎵銦 ((八1力&1^)〇51111〇49?(〇.7^^1))下覆蓋層82、一做為該主動層的例子之單量子井主動層83以及一做為該第二傳導型覆蓋層的例子之ρ型磷化鋁鎵銦（（AlxGa^o.nlno.wPi^jSxsi))上覆蓋層8 4，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材8 1上。然後，一做為該半導體層的例子之ρ型磷化鋁鎵（AUGa^PCOcxSO·?))層84被嵌入該單量子井主動層83和該上覆蓋層85之間。鲁該單量子井主動層83發射波長不大於590奈米的光線。在這個p型磷化鋁鎵（AUGai.J^tKxSO.?))層84的傳導帶下端之最高能量位置係比在該上覆蓋層8 5的傳導帶下端之能量位置高0·02電子伏特至I·0電子伏特。此外，在該單量子井主動層83、該ρ型磷化鋁鎵（A1xGai-xP(0<x$0·7》層84以及該上覆蓋層8 5的該等接面形成之前的能帶側寫中，在該P 型磷化鋁鎵（AUGai-xPiOe^0·7))層84的傳導帶下端之能量位置係比在該上覆蓋層85的傳導帶下端之能量位置高〇·05 -42- 577181

(38) 電子伏特至1.0電子伏特。一電流1擴散層86被形成在該上覆蓋層85上方，並且一 ρ 型電極87被形成在此電流擴散層86上方。一 ^型電極88被形成在該η型砷化鎵基材81下方。如在圖8Β中所示，該單量子井主動層83係由一做為該障壁層的例子之嶙化銘鎵銦（（AlxGa^ylm.yPi^xSHOSySl.O)) 障壁層83a、一做為該井層的例子之磷化鋁鎵銦 ((AlxGauJylnbyPO^^i.o, o^^i.o))井層 83b 以及一做為該障壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGai-xyni.yPW^^l.O，OSySl.O))層所構成。圖8C顯示出在該第八實施例之發光二極體之單量子井主動層83内以及在該單量子井主動層83的鄰近區域内的能帶侧寫之實例。在第八實施例之發光二極體中，該磷化鋁鎵層8 4係形成在該位於圖8 B中上侧的障壁層8 3 a以及該上覆蓋層8 5之間。在該p型磷化鋁鎵（AlxGa^PCiXxSOJ))層84和該上覆蓋層 85連接之前，該位於圖8B中上侧的障壁層83 a和該P型磷化鋁鎵（AlxGa^J^tKxSO·?))層84之間的在傳導帶下端的能量差異係大於該障壁層8 3 a和該上覆蓋層8 5之間的在傳導帶下端的能量差異。因此，若該P型磷化鋁鎵（A1xGai-xP(0<x^0·7)) 層84不存在的話，只有一 0.05電子伏特的能量障壁會形成在該位於圖8 B中上側的障壁層8 3 a和該上覆蓋層8 5之間。但是，若該p型磷化鋁鎵（AlxGai-xP(〇<x^).7))層84被形成，如在圖8 C中所示者，一·能量障壁，其比肇因於该上 (39) (39)577181 覆蓋層$ 5的能量障壁高約〇〇 8電子伏特，會產生。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層8 2供應的電子的能量障壁。如前所述，肇因於該位於圖8 b中上侧的障壁層8 3 a和該上覆蓋層85之間的能量障壁，與該p型磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(0<x$0.7))層84不存在時相比，由該下覆蓋層82供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該單量子井主動層8 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖10中所示之先前技藝相比，亮度進^ 步增加。第八實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖8A中所示，該η塑鱗化鋁鎵銦 ((AlxGai .,)0.5^0.49P(0.7$d))下覆蓋層 82(例如 χ = 0·9，矽載氣密度：5Χ1017 cnT3，厚度：〇·7微米）被成長在該η 型砷化鎵基材81上，並且該單量子井主動層83被成長在該下覆蓋層82上。此單量子井主動層83係由兩層璘化銘鎵銦 ((AlxGai.Jyln卜yP(0^^1.0，OSySl.O))障壁層 83a(例如 x = 0.55， y二0.5)以及一層磷化鋁鎵銦（（AUGadylni-yPPSdO，〇分认〇)) 井層83b(例如χ = 〇·45，y = 0.45)所構成° 接著，該？型磷化鋁鎵（八1?^31.?^(〇<乂$〇.7))層84(例如 X二0.4，厚度·· 250埃，載氣密度·· 2 X 1017 cnT3)以及該p 型攝化銘鎵銦（（八1々&14)。51111〇.49?(〇.7$：^1))上覆蓋層85(例如χ = 0.8，鋅載氣密度：5X1017 cnT3，厚度：0.7微米）被依序成長在該單量子井主動層8 3上。另外’該電流擴散層86被成長在該上覆蓋層85上。

-44- 577181

(40) 然後，該p型電極8 7 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層8 6上方，並且該η型電極8 8 (例如金-鍺）被形成在該η 』神化嫁基材8 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極8 7被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。此外，增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化鎵或磷化鋁鎵銦（（AlxGaUx)yIni.yP(0<:^〇.7, 0.65分<1))所構成的半導體層來取代該p型磷化鋁鎵（AlxGaNxP(0<x$0.7))層84而在第八實施例中同樣被得到。若該單量子井結構的主動層具有的是一多重量子井結構，增加亮度的效果可以在第八實施例中同樣被得到。利用一由，例如轉化嫁、鱗化铭嫁（AlxGai-x Ρ(0<χ£0.7))和磷化鋁鎵銦（（AlxGai.Jylr^.yPCiKxSOj，〇.65$y<l))的任一個所構成的障壁層來取代該障壁層8 3 a也是可以接受的。第九實施例根據本發明第九實施例為一半導體發光裝置之一發光二極體將會參考圖9A、9B和9C被描述。圖9A為該發光二極體的剖面圖，而圖9B是圖9A之圓圈b 内部的放大圖。如在圖7A中所示’該發光二極體具有一做為遠第一傳導型覆蓋層的例子之 η型璘化銘鎵銦 ((AUGakWno.wPAKxSl))下覆蓋層92、一做為該主動層的例子之單量子井主動層93、一做為該第一第二傳導型覆蓋層的例子之p型鱗化銘鎵銦（（AlxGai-x)〇.5iIn〇49P(〇.7Sd))第— -45 · 577181

(41) 上覆蓋層94,以及一做為該第二第二傳導蜇覆蓋廣的例子之P型磷/匕鋁鎵銦第二上覆蓋層 96，其被依序地形成在一做為該化合物半導體基材的例子之η型砷化鎵基材9 1上。然後，一做為該半導體層的例子之Ρ型磷化鎵層95被嵌入該第一上覆蓋層94和該第二上覆蓋層90之間。在這個ρ型磷化鎵層9 5的傳導帶下端之最高能量位置係比在該第二上覆蓋層96的傳導帶下端之能量位置高0.02 電子伏特至1.0電子伏特。此外，在該第一上覆蓋層94、該Ρ型磷化鎵層95以及該第二上覆蓋層96的該等接面形成之前的能帶侧寫中，在該Ρ型磷化鎵層9 5的傳導帶下端之能量位置係比在該第二上覆蓋層9 6的傳導帶下端之能量位置高0.05電子伏特至1.0電子伏特。一電流擴散層97被形成在該第一上覆蓋層96上方’並且一 Ρ型電極98被形成在此電流擴散層97上方。一 η型電極99 被形成在該η型砷化鎵基材91下方。如在圖9 Β中所示，該單量子井主動層9 3係由一做為該障壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（AlxGai-X)yIni-yP(〇Sd〇,0$y$l.0)) 障壁層93a、一做為該井層的例子之磷化鋁鎵鋼 ((AUGahOylnuPO^dO，〇分认〇))井層93b、以及一做為該障壁層的例子之磷化鋁鎵銦（（A1Aai-OyIni-yP(〇Sx$1.0，Osyg 〇)) 障壁層93a所構成。然後，該單量子井主動層93發射波長不大於590奈米的光線。圖9C顯示出在該第九實施例之發光二極體之單量子井 -46- 577181 ⑼ 主動層93内以及在該單量子井主動層93的鄰近區域内的能帶側寫之實例。在第九實施例之發光二極體中’該P型磷化鎵層9 5係形成在該第一上覆蓋層94以及該第二上覆蓋層96之間。在該 P型鱗化鎵廣95和該第一上覆蓋層96連接之前，在該p型璘化嫁層95的傳導帶下‘和該第一上覆蓋層96的傳導帶下端之間的能量差異是很大的。因此’當該P型磷化鎵層9 5 和該第二上覆蓋層96被連接時，一能量障壁會形成在該第一上覆蓋層94和該第二上覆蓋層96之間。該肇因於該卩型磷化鎵層95的能量障壁比該肇因於該上覆蓋層96的能量障壁高約〇. 1 2電子伏特’如在圖9 C中所示者。此能量障壁作用如同對由該下覆蓋層92供應的電子的能量障壁。如前所述，肇因於该第一上覆盖層94和該第二上覆蓋層 9 6之間的能量障壁，與該P型麟化鎵層9 5不存在時相比，由該下覆蓋層92供應的電子之溢流可以進一步被限制。結果增加了位於該主動層9 3内之電子和電洞之間輻射性復合的可能性，並因此，與在圖1 0中所示之先前技藝相比，亮度進一步增加° 第九實施例之發光二極體的製造方法將在下面描述。首先，如在圖9A中所示’該n型罐化銘鎵銦 ((AUGakkuIno wPe eG1))下覆蓋層 92(例如 x = 0.9 ’ 硬載氣密度：5 X 10 17 cnT3，厚度·· 〇·7微米）被成長在該n型坤化鎵基材91上，龙且該單量子井主動層93被成長在該不覆蓋層9 2上。此單量子井主動層9 3係由兩廣嶙化銘嫁姻 -47 · 577181

(43) ((八1?^旺1.尖111卜/(〇$$^^$1.〇,〇$$0$1.〇))障壁層93玨（例如 x = 〇. 6〇， y=〇.5) 以及一層磷化鋁鎵銦 ((AUGai.Oylni-yPW^^l.O，OSySLO))井層 93b所構成。接著，該P型磷化鋁鎵銦（（AUGakWno.wPCOJ^^l))第一上覆蓋層94(例如x = 0.9,鋅載氣密度：4X1017cnT3,厚度： 0.7微米）、該P型磷化鎵層95(厚度：60埃，載氣密度·· 5 X iO17 cnT3)以及該 P型磷化鋁鎵銦（（八1々&卜,)。51111。,49?(〇.7^^1)) 第二上覆蓋層96(例如χ = 〇·8，鋅載氣密度：5Xl017cm·3，厚度：0·7微米）被依序成長在該單量子井主動層93上。另外，該電流擴散層97被成長在該第二上覆蓋層96上。然後，該Ρ型電極9 8 (例如金-鋅）被形成在該電流擴散層97上方，並且該η型電極99(例如金-鍺）被形成在該η 型砷化鎵基材9 1下方，每一個皆利用氣相沈積法。該ρ型電極9 8被形成為，例如，一環形，因此一發光二極體就完成了。增加亮度的效果也可以藉由利用由，例如磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(〇<x^).7))或磷化鋁鎵銦（（AUGai.OylnhyPCOcx^)·?， 0.65分<1))所構成的半導體層來取代該ρ型磷化鎵層95而在第九實施例中同樣被得到。若該單量子井結構的主動層具有的是一多重量子并結構，增加亮度的效果能夠在第九實施例中同樣被得到。利用一由，例如磷化鎵、磷化鋁鎵（AUGau P(〇<xS〇.7))和磷化鋁鎵銦（（AUGaidylnuyPCOCxsoj，〇.65分<1))的任一個所構成的障壁層來取代該障壁層83 a也是可以接受的。 577181 (44) 在前，的第一至第九實施例中，有成長方法、電極材料、電極形狀、裝置配置等等的描述。但是，本發明不被其中的任一個所限制並且能夠應用在所有的磷化鋁鎵銦基半導體發光裝置中，主動層被形成在該等覆蓋層之間的具有DH結構的每一個。此外，本發明可以同樣被應用在任何電流流過的部分被限制或電流被阻斷或受限的結構中 0 在前述實施例的半導體發光裝置中，若每一個半導體層，即該磷化鎵層14、25和95、該磷化鋁鎵（AixGai χΡ(0<χ^0 7)) 層34、45和84以及該磷化|呂鎵銦（（AlxGai x)yIni yP(〇〈芯〇 7， 0.65分<1))層54和65的厚度都在1〇埃至5〇〇埃的範圍内，來自該主動層的該等電子的溢流可以確實地被抑制，並且肇因於晶格失調的晶格缺陷可以被抑制。此外’若每一個半導體層的厚度都在1〇埃至14〇埃的範圍内’源自嵌入具有晶格失調的層之晶圓變形的發生可以確實地被抑制。如從上面的說明中顯而易見的，本發明之半導體發光裝置能夠抑制被注入該主動層内的電子的溢流，並因此，提高了在該主動層内之電子和電洞輻射性復合的可能性。因此，一高強度半導體發光裝置可以被取得。本發明因此已被描述，很明顯的是本發明可以利用許多方法來調整。這樣的調整並不被視為背離本發明的精神和範圍，並且所有對熟習技藝者來說是顯而易見的這樣的調整將被包含在如下的申請專利範圍中。 •49- 577181

(45) 圖式代表符號說明 η、2卜3卜4卜5卜6卜7卜81 12、 22、32、42、52、62、72、82 13、 23、33、43、53、63、104 14、 25、95 15、 35、55、74、85 16、 27、36、47、56、67、75、86 17、 28、37、48、57、68、76、87 18、 29、38、58、69、77、88、99 24、44、64、94 26、46、66、96 34、45、84 65 73 73a、83a、93a 73b、83b、93b 102 103 105 91 η型砷化鎵基材 92 下覆蓋層主動層 ρ型麟化鎵層上覆蓋層 97、106 電流擴散層 98、107 ρ型電極 108 η型電極第一上覆蓋層第二上覆蓋層 ρ型鱗化銘鎵層 Ρ型磷化鋁鎵銦層多重量子井主動層障壁層井層緩衝層 n -麟化鋁鎵銦覆蓋層 p-磷化鋁鎵銦覆蓋層

Claims

577181 拾、申請專利範園 1. 一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中在一介於該主動層和該半導體層之間的接面，以及一介於該半導體層和該第一傳導型覆蓋層或該第二傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶侧寫中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高〇.〇5 電子伏特至1.0電子伏特。 2. —種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比5 90奈米長的波長；

577181 '形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層；以及一介於該主動層和該第一傳導型覆蓋層之間或介於該主動層和該第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中位於該半導體層之傳導帶下端之最高能量位置係比位於該第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.0 2電子伏特至1.0電子伏特。 3. —種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層；一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳導型覆蓋層；以及至少一介於該第一第二傳導塑覆蓋層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中在一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該半導體層之間的接面以及一介於該半導體層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶侧寫中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高〇.〇5 -2 -

577181 電太伏特至1.0電子伏特。 4. 一種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；一形成在該主動層上之第一第二傳導型覆蓋層；一形成在該第一第二傳導型覆蓋層上之第二第二傳導型覆蓋層；以及至少一介於該第一第二傳導型覆蓋層和該第二第二傳導型覆蓋層之間的半導體層，其中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第二第二傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.0 2電子伏特至1.0電子伏特。 5. —種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型覆蓋層；一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳導型覆蓋層：至少一介於該第一第一傳導^覆蓋層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的半導體層； 577181 一-形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比5 90奈米長的波長；以及 1 一形成在該半導體.層上之第二傳導型覆蓋層，其中在一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該半導體層之 ’ 間的接面以及一介於該半導體層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的接面形成之前，於一能帶侧寫中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第 ® 一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置高0.05 電子伏特至1.0電子伏特。 6. —種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一第一傳導型覆蓋層； ‘ 一形成在該第一第一傳導型覆蓋層上之第二第一傳導型覆蓋層：籲至少一介於該第一第一傳導型覆蓋層和該第二第一傳導型覆蓋層之間的半導體層；一形成在該第二第一傳導型覆蓋層上並且由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的主動層，其中從該主動層發射出來的光具有不比590奈米長的波長；以及一形成在該半導體層上之第二傳導型覆蓋層，其中位於該半導體層之傳導帶下端之能量位置係比位於該第一第一傳導型覆蓋層之傳導帶下端之能量位置

577181 高0 J2電子伏特至1.0電子伏特。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化鋁鎵銦 ((AUGakyiiHPOcGO·?，0.65分<1))層中的任一個。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在1 0埃至1 4 0埃之間。 10. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 11. 如申請專利範圍第10項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在磷化銘鎵銦（（AlxGaiJyliM.yPO^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 12· —種半導體發光裝置，包含：一化合物半導體基材；一形成在該化合物半導體基材上之第一傳導型覆蓋層；

577181 一-形成在該第一傳導型覆蓋層上的主動層；以及一形成在該主動層上之第二傳導型覆蓋層，其中該主動層係由一磷化鋁鎵銦基半導體構成的一單量子井主動廣或一多重量子井主動層，該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層和至少一個井層構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空執域之間的距離比在磷化鋁鎵銦 ((AUGakyni.yPb^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.05電子伏特至1.0電子伏特。 13. 如申請專利範圍第12項之半導體發光裝置，其中：該等障壁層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化鋁鎵銦 ((AlxGabJylrii.yPi^iKxSO·?，0.65£y<l))層中的任一個。 14. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 15. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X1018 cm-3 的載氣密度（carrier density)。 16. 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 17·如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 -6- (AUGai.AiKx^)·?))層以及一磷化鋁鎵銦 ((AUGai'OylnbyPCiKx^).?，〇.65分（1))層中的任一個。 18. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置’其中該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間° 19. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 20·如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 21. 如申請專利範圍第20項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空執域（vacuum level)之間的距離比在嶙化銘鎵銦（（AUGakynpyPix^O·7，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 22. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 23. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層具有1X1017至5 X 1018 cm'3的載氣密度。 24. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為n型，並且該第二傳導型為p型。

577181 25. 如申-請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一鱗化鎵層、一礙化銘鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化鋁鎵銦 ((AUGauynHPiiKxSO·?，0.65分<1))層中的任一個。 26. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 27. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在1 〇埃至1 40埃之間。 28. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 29. 如申請專利範圍第28項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在璘化I呂鎵銦（（AUGai-dylni-yPCx^O.?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 30. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 31. 如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層具有IX 1017至5 X l〇i8 cnT3的載氣密度。

577181 32. 如申j青專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 33. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGa!.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化鋁鎵銦 ((AlxGai-jOylrii.yPCCKxSO.?，0.65$y<l))層中的任一個。 34. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 35. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中·· 該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 36. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 37. 如申請專利範圍第3 6項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在瑪化紹鎵銦（(AlxGai.dylnbyPCx^O·?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至 1.0電子伏特。 38. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 39. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中：

577181 橡半導體層或該等障壁層的每一層具有ΐχιο17至5 X 1018 cnT3的載氣密度。 40. 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 41. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGai.xP(0<x<0.7)) 層以及一磷化鋁鎵銦 ((AlxGabJylni-yPCOcxSOj，0.65$y<l))層中的任一個。 42. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至5 00埃之間。 43. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 44. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 45. 如申請專利範圍第44項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域（vacuum level)之間的距離比在嶙化禮呂鎵銦（（AlxGai-jOyliM-yPOsO·?，y=0.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高〇. 〇 5電子伏特至 1.0電子伏特。 46·如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中： -10· 577181 47. 等該第或圍層範體利導專半：請波申如層壁障半之項刑土導：傳中二其第 ’ 為置層裝一光每發的體導 X 1X 有具層一每的層壁障等該或層體導半該 5 至度密氣的 3 * m C 8 1 ο IX X 48. 如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。 49. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該半導體層係一磷化鎵層、一磷化鋁鎵 (AlxGai-xP(0<x<0.7)) 層以及一轉化無鎵姻 ((AlxGakym-yPCfXGO·?，0.65分<1))層中的任一個。 50. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至500埃之間。 51. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該半導體層的厚度範圍在10埃至140埃之間。 52. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該主動層係一單量子井（SQW)主動層或一多重量子井（MQW)主動層。 53. 如申請專利範圍第5 2項之半導體發光裝置，其中：該單量子井層或該多重量子井層係由複數個障壁層以及至少一個井層所構成，以及在部分的或所有的障壁層中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域（vacuum level·)之間的距離比在磷化鋁鎵銦（（AUGai.Alr^.yPh^o.?，y=〇.51))中位於傳導帶下端的能量位置與一空軌域之間的距離高0.0 5電子伏特至

577181 l. 〇電子伏特。 54. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層為第二傳導型。 55. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該半導體層或該等障壁層的每一層具有1Χ1017至5 X 1018 cm_3的載氣密度。 56. 如申請專利範圍第6項之半導體發光裝置，其中：該第一傳導型為η型，並且該第二傳導型為p型。

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