TWI285440B - High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer - Google Patents

High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer Download PDF

Info

Publication number
TWI285440B
TWI285440B TW093121290A TW93121290A TWI285440B TW I285440 B TWI285440 B TW I285440B TW 093121290 A TW093121290 A TW 093121290A TW 93121290 A TW93121290 A TW 93121290A TW I285440 B TWI285440 B TW I285440B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
gallium nitride
light
emitting diode
brightness
Prior art date
Application number
TW093121290A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200536146A (en
Inventor
Wen-Chieh Huang
Original Assignee
Arima Optoelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arima Optoelectronics Corp filed Critical Arima Optoelectronics Corp
Publication of TW200536146A publication Critical patent/TW200536146A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI285440B publication Critical patent/TWI285440B/zh

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/25Metal
    • D03D15/258Noble metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/247Mineral
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/38Oxides or hydroxides of elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
    • D06M11/42Oxides or hydroxides of copper, silver or gold
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06PDYEING OR PRINTING TEXTILES; DYEING LEATHER, FURS OR SOLID MACROMOLECULAR SUBSTANCES IN ANY FORM
    • D06P1/00General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed
    • D06P1/34General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed using natural dyestuffs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/42Transparent materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

1285440 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種氮化鎵系發光二極體,尤指一種以新 的AlGalnSnO透明導電氧化層取代習知技藝的Ni/Au層,俾 以提昇亮度及導電率特性。 【先前技術】 按,ΠΙ-V族氧化物材料為所有ΠΙ-V族材料中具有較高 之直接能隙者;但,由於P型氮化鎵半導體化合物之載子濃度, 在經過熱處理之後,大都小於lxl018cm·3,其電阻系數之最佳 值約只有lQcm左右,由於導電性不佳,因此,從電極流下的 電流無法有效分佈於整個晶粒,以致形成電流擁塞現象,因 而影響其發光效率。 直到1993年年底,日本日亞化學工業宣佈成功地作出 第一個以氮化鎵為主要材料的發光二極體,其使用金屬薄膜 作為P電極之後,日亞化工又發表更佳的金屬薄膜係由金 (Au)及鎳(Ni)所組成。其中,鎳係直接形成於P型半導體層, 然後金再形成鎳層之上,經過熱處理之後,形成了一 Ni/Au合 金複合層結構,使其成為皿-V族P型氮化鎵系半導體化合 物的光導層及歐姆接觸層。 在先前技藝中,如第一圖所示,係日亞化工揭示於美國 專利第6,093,965號之結構,其氮化鎵發光二極體,包含有一 1285440 藍寶石基體(Sapphire substrate)(116),一 η 型氮化鎵(GaN)束 缚層(15),一 η型Ti/Al電極(14),一氮化銦鎵(inGaN)發光層 (13),一 p型氮化鎵(GaN)束缚層(12),一由Ni/Au薄膜(11A) 所構成的光導層,以及一 p型Ni/Au電極(1〇)。 由於,該Ni/Au薄膜(11A)厚度約只有數百個 Angstroms(埃)當作電流分佈層,以便有效分散電流於整個 晶粒;然而,此一 Ni/Au薄膜(11A)的穿透率約20〜40%,因此, 大部分來自發光層(13)所發出的光,都被此一電流分佈層所 吸收,使传其發光效率降低。 為此,在習知技藝中,氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO) 被使用來取代前揭之Ni/Au薄層,作為光導層,如第二圖所示, 其結構包括有一藍寶石基體(116),一 η型GaN束缚層(15), 一 n型氮化鋁鎵(AlGaN)束缚層(15A),一 η型電極(14),一
InGaN發光層(13),一 Ρ型GaN束缚層(12),一 Ρ型高載子濃 度接觸層(117),一氧化銦鍚(ITO)光導層(11C),及一 P型電極 (10)。 此類型專利見諸於晶元光電(Epistar Co)之氧化銦鎵發 光二極體結構中。由於氮化鎵之載子濃度一般都低於lx 1 018 _ 3 ^ ,因此,與金屬或是氧化銦錫之間無法形成良好接觸, 緣是,晶元光電乃將氮化鎵之載子的濃度控制在5xl〇i8cm_3 以上、厚度控制在500埃以下。其使用之方法係該氮化鎵 1285440 (GaN)接觸層(117),可以利用鋅擴散(Zn diffusi〇n)、鎂擴散 (Mg Diffusion)、鋅離子佈值(zn i〇n implantati〇n)或是鎂離 子佈值等方式,於其表面形成極薄而且載子濃度極高的接觸 層(117),當ITO光導層(11C)以錢鑛(sputtering)或是電子鎗 蒸鍍(E-gun evaporation)形成於其上時,可以增進發光效率, 晶元光電使用此一方法後,整體的穿透率可以維持在50〜 70%以上。然而,該ITO膜層内填入之載子是由錫(Tin dopant) 及空給子(donors)氧化離子,使得濕氣極易散佈至IT0膜層 並破壞ΙΤΟ與GaN接觸層之中間表面,使得歐姆接觸電阻將 增大;是以,在這種高濕度之情況下,將使LED之穩定度及可 靠度降低。 所以,在GaN系發光裝置的先前技術中,尚未揭示有光 導層同時具有良好效率及可靠度。 【發明内容】 本發明主要目的,係在提供一種生產高效率氮化鎵系發 光裝置的方法,其包含一新的Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統 透明導電氧化層(TCO),係為一非結晶性(Amorphous)或微結 晶性(Nanocrystalline)的薄膜,此一薄膜具有較佳導電性,比 先前揭示之ITO膜層,約高出十倍的導電效果。 本發明另一目的,在提供一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,據以降低皿-ν族氮化鎵系半導體 1285440 發光裝置與新的Al2〇3-Ga2〇3_In2〇3-Sn02透明導電氧化層 之間的接觸電阻,且此一接觸層可以是η型、p型或是未摻 雜。 本發明再一目的,則在提供一種中介層(Intermediate layer)形成於束缚層與接觸層之間,其係選自包括 AlGaInN,InGaN,及InN任一組群材料所構成,其材料帶隙能 量(Band-gap energy)需低於GaN束缚層,具有降低束缚層與 接觸層之間電的尖峰效應(Electrical spiking effect)。 為達上揭目的,本發明所揭示之GaN發光二極體,其具 體構成包含: 一透光絕緣基體; 一第一導電型氮化鎵,形成於該透光絕緣基體之上,作 為第一下束缚層; 一氮化銦鎵發光層,形成於該第一下束缚層之上; 一第二導電型氮化鎵,形成於該發光層之上,作為第二 上束缚層; 一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,其 厚度在5〜1000Angstroms(埃)之間,形成於該第二上束缚層 之上; 一 AlGalnSnO系透明導電氧化層(TC0),其厚度在 5 Angstroms(埃)以上,形成於該接觸層之上,作為光導層 1285440 (Light transmitting layer); 一第一電極,形成於該第一導電型氮化鎵裸露區域之上; 以及 一第二電極,形成於該光導層之上。 依據前揭構成,該透光絕緣基體得以一導電型基體取代, 且將第一電極形成於該導電型基體底緣。 依據前揭構成,該AlGalnSnO光導層之上,更可形成一 透明導電氧化窗口層。 藉此上述技術手段,本發明高亮度氮化鎵系發光二極體 得以實施生產,該Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統光導層能與 p型GaN束缚層形成歐姆接觸,再者,形成於該光導層之上的 窗口層,則進一步可增進發光及電流分散效果。 又,該富含鎵相之接觸層,使其與Al203-Ga203-Sn02系 統光導層之間形成穩固接觸面(Interface),該接觸面可降低 歐姆接觸電阻,增進發光效率,並可增加可靠度。 【實施方式】 首先提供一相同厚度之氧化銦錫(ITO)、 Gai.6ln6.4Sn2〇i6、Ga2.8ln5.2Sn2〇i6 以及 Al〇.iGa2.7ln5.2Sn2〇i6 透明導電氧化層之樣本。Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統樣本 的顏色由淡藍綠色(含微量的鋁質)至淡綠色(含高量的鎵質) 以至綠色(含低量的鎵質)。複晶之氧化銦錫(ITO)透明導膜 1285440 的顏色亦為綠色,但比任一 Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2糸統樣 本的顏色較為深色。 第九圖為AlxGa3_x_yIn5+ySn2_z016_2z化合物的透光度,在 波長(λ)大於400nm時,微微地優於氧化銦錫(ITO)透明導 膜。此外,AlxGa3-x_yIn5+ySn2_z016_2zt合物在紫外線區域具 有較低的吸收性。本發明顯示,藉由增加鎵含量或是輕微 的銘含量至AlxGahx-ylns+ySnkOi6·。化合物中,此可達到於 藍-綠區域中較高的透光率。 透明導電氧化層的透射特性可藉由於下波長範圍之材 質帶隙來決定,其可表示為:
Xbg=hc/Eg 而於上波長則藉由帶電粒子密度來決定,其可表示為· λρ=2π[ηιο2/4π(Ν/ν)β2]1/2 此外,材質缺陷密度和相位關係亦可決定透明導電氧 化層的透光特性。在本發明的AlxGa3_x yIn5+ySn2 z〇w2z化合 物中,當IS含量增加至X>1時,AlxGa3”1115+咖2為七 化合物的透光性就會大大的降低。 由本發明的結果得知,A1xGa3Wn5+ySn2-z〇16七化合 物,其中χ>1時,薄層電阻增加,帶電粒子含量降低,且 當AlxGa3_x.yIn5+ySn2.z〇16七化合物中的紹質含量過高時,缺 陷密度即會增加’而單斜晶p_GalUa相位結構會藉由增加 10 1285440
AlxGa3_x_yIn5+ySn2-z016_2z化合物中的鋁質密度超過x > 1時 而受到破壞。Al203_Ga203_In203_Sn02系統的較佳實施例可 由下列公式來表示:
AlxGa3-x-yIn5+y Sn2-z〇 16-2z 其中,0<x<2, 0<y<3, 0<z<2 此外,本發明中之AlxGa3_x_yIn5+ySn2-z〇i6-2z具有一正方 形結構相位,其中,辞(Sn)結合成為一結構元件,而不是成 為像是在氧化銦錫(ITO)透明導膜内之替代性摻雜材料。藉 此’新的Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統相較於氧化姻錫(ITO) 透明導膜具有較佳的穩定性和可靠性。 另於本發明中之Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2糸統之光導 層必需與P型氮化鎵系之束缚層相連接,並於200°C或更高 的溫度予以韌化。藉此仍會產生衝擊式的阻擋,並於 Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統和p型氮化錄糸之束缚層之間 形成一不良的電阻性接觸。第十圖係為與本發明P型氮化 蘇糸之束缚層接觸之Al2〇3_Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2糸統光導層 之電流-電壓特徵圖。 另,本發明在考慮Al203-Ga203-In203-Sn02系統光導層 的導電率時,其厚度必需大於5埃。 本發明為了將具有富含鎵相的的氮化鎵系接觸層設置 11 1285440 於Al2〇3-Ga2〇3_In2〇3-Sn〇2糸統和p型氮化嫁糸之束缚層之 間,並於200°C或更高的溫度予以韌化,富含鎵相的的氮化 鎵系接觸層之鎵係部分擴散於AlxGa3_x_yIn5+ySn2_z016_2z的 光導層内,並且形成一較佳的高嫁含量之 AlxGa3_x_yIn5+ySn2_z016_2z界面,並與一氮化鎵系接觸層形成 一良好的電阻性接觸,再者,氮化鎵系接觸層的厚度為 5-1000 埃。第十一圖係為設置於 Al203_Ga203_In203-Sn02 系統和p型氮化鎵系之束缚層之間之具有富含鎵相的的氮 化鎵系接觸層的電流-電壓特徵圖。 具有富含鎵相的的氮化鎵系接觸層相較於一 p型氮化 鎵系之束缚層,其具有高度不規律結構,其中,一電流係 穿越一 p型氮化鎵系之束缚層和一氮化鎵系接觸層,而該 電流尖峰係出現於該束缚層和該接觸層之間,而該氮化銦 系中介層的厚度為5_500埃。 第七圖係顯示一氮化銦系中介層(17B),其設置於p型 束缚層(12)和氮化鎵系接觸層(17A)之間,而氮化銦系中介 層(17B)得為 AlGalnN,AlInN,InGaN 或是 InN 任一組群材 料所組成以及得為p型、η型或非摻雜者。而氮化銦系中介 層(17Β)之材料帶隙能量必需低於ρ型氮化鎵系束缚層(12)。 第十二圖係為設置於ρ型氮化鎵系束缚層(12)和氮化 鎵系接觸層(17Α)之間之氮化銦系中介層(17Β)的低材料帶 12 1285440 隙能量的電流-電壓特徵圖,其可產生一降低電性尖峰效果 的功能,其電流穿越一 P型氮化鎵系之束缚層和一氮化鎵 系接觸層。 第三圖係為依據本發明之透光絕緣基體(116),例如是 Al2〇3,LiGa〇2,LiAl〇2 以及 MgAl204 基體上之 Al203-Ga2〇3-In203-Sn02系統的光導層(11B)以及富含鎵相 之氮化鎵系接觸層(17A)所設計之發光裝置的實施例剖視 圖。其結構具有: 一作為第一下束缚層(15)之η型GaN直接設置於透光絶緣 基體(116), 一 InGaN發光層(13)直接設置於第一下束缚層(15)之上, 一作為第二上束缚層(12)之p型GaN直接設置於該InGaN 發光層(13)之上, 一富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A),形成為於該第二上束 缚層(12)之上, 一形成於第一下束縛層(15)之半裸露區域上之η型電極(14) 以及 一形成於Al2〇3_Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2系統之光導層(11Β)頂端 之p型電極(10)。 第四圖係為依據本發明之第一導電型透光導電基體 (216),例如是 SiC、GaN、AlN 基體上之 Al203-Ga2〇3-In203-Sn02 13 1285440 系統的光導層(11B)以及富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17a) 所設計之發光裝置的實施例剖視圖。本實施例與第三圖所 示之實施例不同之處在於一設置於透光導電基體(216)下方 之η型電極(14)。 第五圖係為依據本發明之矽質或ZnSe基體(316)上之 Al203-Ga203-In2〇3_sn〇2系統的光導層(11B)以及富含鎵相 之氮化鎵系接觸層(17Α)所設計之發光裝置的實施例圖。 第六圖係為依據本發明之吸光導電基體(416),例如是 GaAs、GaP 基體上之 Al2〇3-Ga203_In203-Sn02 系統的光導 層(11B)以及富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)所設計之發 光裝置的實施例剖視圖。 第七圖係為依據本發明之Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2糸 統的光導層(11B)、富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)以及氮 化銦系中介層(17B)所設計之發光裝置的實施例剖視圖。 第八圖係為依據本發明之Al2〇3-Ga2〇3-In2〇3-Sn〇2糸 統的光導層(11B)、富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)以及透 明導電氧化窗口層(11D),例如是Sn02, ln203, ITO, Cd2Sn04, ZnO, CuA102, CuGa02, SrCu202, NiO, AgCo02 等等所設計 之發光裝置的實施例剖視圖,其可與光導電極接觸,並用 來改善光效率和電流擴散,另亦可顧及至透明導電氧化物 之光效率和電流擴散以及其厚度必需大於5埃。 14 1285440 綜上所述,本發明所揭示之技術手段,確具「新穎性」、 「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件,祈請鈞 局惠賜專利’以勵發明’無任德感。 惟,上述所揭露之圖<、說明,僅為本發明之較佳實 施例,大凡熟悉此項技藝人士 ’依本案精神範嘴所作之修 飾或等效變化,仍應包括本案申請專利範圍内。 15 1285440 【圖式簡單說明】 第一圖係為一習知發光裝置,其具有一與P型氮化鎵系束 缚層(12)接觸之金屬光導電極之剖視圖; 第二圖係為一習知發光裝置,其具有一與p型氮化鎵系束 缚層(12)接觸之氧化銦錫(ΓΓΟ)光導層之剖視圖; 第三圖係為一本發明之透光絕緣基體(116),例如是Al2〇3, LiGa02, LiA102 以及 MgAl204 基體上之 Al203-Ga203-ln2〇3-Sn〇2 系統的光導層(11B)以及富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)所設 計之發光裝置的實施例剖視圖; 第四圖係為依據本發明之透光導電基體(216),例如是
SiC、GaN、A1N 基體上之 Al203-Ga203-In203-Sn02 系統的光導 層(11B)以及富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)所設計之發光裝 置的實施例剖視圖; 第五圖係為依據本發明之矽質或ZnSe基體(316)上之 Al203-Ga203-In203-Sn02系統的光導層(11B)以及富含鎵相之氮 化鎵系接觸層(17A)所設計之發光裝置的實施例剖視圖; 第六圖係為依據本發明之吸光導電基體(416) ’例如疋 GaAs、GaP 基體上之 Al203-Ga203_ln203-Sn02 系統的光導層(11B) 以及富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)所設計之發光裝置的實 施例剖視圖; 第七圖係為依據本發明之Al203-Ga203-In2〇3-Sn〇2系統的 光導層(11B)、富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)以及氮化銦系 16 1285440 中介層(17 B )所設計之發光裝置的實施例剖視圖; 第八圖係為依據本發明之Al203-Ga203_ln203-Sn02系統的 光導層(11B)、富含鎵相之氮化鎵系接觸層(17A)以及透明導電 氧化窗口層(11D),所設計之發光裝置的實施例剖視圖; 第九圖係為比較氧化銦錫(ITO)、Gai.6ln6.4Sn2016、 Ga2.8In5.2Sn2016 以及 Al(uGa2.7In5.2Sn2016 四者之透射系數之關 係圖; 第十圖係為與本發明P型氮化鎵系之束缚層接觸之 Al2〇3-Ga203-In203-Sn〇2系統光導層之電流-電壓特徵圖,其中 X軸一部分為0.5V,而Y轴一部分為0.2mA; 第十"--圖係為設置於Αΐ2〇3"Ό^2〇3-Ιϋ2〇3-8π〇2系統和p型 氮化鎵系之束缚層之間之具有富含鎵相的的氮化鎵系接觸層的 電流-電壓特徵圖,其中X軸一部分為0.5V,而Υ軸一部分為 0.2mA;以及 第十·一圖係為设置於P型鼠化錄系束缚層(12)和氮化鎵李 接觸層(17A)之間之氮化銦系中介層(17B)的低材料帶隙能量的 電流_電壓特徵圖,其中X轴一部分為〇·5ν,而Y軸一部分為 0.2mA 〇 17 1285440 【圖號說明】 (10) p型電極 (11B) Al203-Ga2〇3-In203-Sn02 系統之光導層 (12) 第二上束縛層 (13) 發光層 (14) η型電極 (15) 第一下束缚層 (17Α)富含鎵相之氮化鎵系接觸層 (116)透光絕緣基體 (216)透光導電基體 (316)矽質或ZnSe基體 (416)吸光導電基體 (11D)透明導電氧化窗口層 18

Claims (1)

1285440 拾、申請專利範圍: 1. 一種高亮度氮化鎵系發光二極體,包含: 一透光絕緣基體; 一第一導電型氮化鎵,形成於該透光絕緣基體之上,作 為第一下束缚層; 一氮化銦鎵發光層,形成於該第一下束缚層之上; 一第二導電型氮化鎵,形成於該發光層之上,作為第二 上束缚層; 一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,其 厚度在5〜lOOOAngstroms(埃)之間,形成於該第二上束缚層 之上; 一 AlGalnSnO系統透明導電氧化層(TCO),其厚度在 5 Angstroms(埃)以上,形成於該接觸層之上,作為光導層 (Light transmitting layer); 一第一電極,形成於該第一導電型氮化鎵裸露區域之上; 以及 一第二電極,形成於該光導層之上。 2. 如申請專利範圍第1項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該透明導電氧化層(TCO)之組成為: AlxGa3-x-yIn5+ySn2-z〇i6-2z ’ 其中 0<x<2, 0<y<3, 0<z<2。 19 1285440 3.如申清專利乾圍第!項所述之高亮度氮化鎵系發光 一極體,其中,該透光絕緣基體係選自包括Al2〇3,LiGa〇2, LiA1〇2 及 MgAl2〇4 任一組群#__。 4·如申凊專利範圍第!項所述之高亮度氮化鎵系發光 一極體,其中,該氮化鎵系接觸層係選自包括A1GaN, GaN, 及InGaN任一組群材料所構成。 5·—種高亮度氮化鎵系發光二極體,包含·· 一第一導電型基體; 一第一導電型氮化鎵,形成於該第一導電型基體之上, 作為第一下束缚層; 一氮化銦鎵發光層,形成於該第一下束缚層之上; 一第二導電型氮化鎵,形成於該發光層之上,作為第二上 束缚層; 一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,其 厚度在5〜1 OOOAngstroms(埃)之間,形成於該第二上束缚層 之上; 一 AlGalnSnO系統透明導電氧化層(TCO),其厚度在 5 Angstroms(埃)以上,形成於該接觸層之上,作為光導層 (Light transmitting layer); 一第一電極,形成於該第一導電型基體之底面;以及 20 1285440 一第二電極,形成於該光導層之上。 6-如申請專利範圍第5項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該透明導電氧化層(TCO)之組成為: AlxGa3-x-yIti5+ySn2-z〇i6-2z ’ 其中 0<x<2,0<y<3,0<z<2。 7. 如申請專利範圍第5項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該第一導電型基體係選自包括SiC,Si,ZnSe, GaAs,GaP,GaN及A1N任一組群材料所構成。 8. 如申請專利範圍第5項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該氮化鎵系接觸層係選自包括AlGaN,GaN,及 InGaN任一組群材料所構成。 9. 一種高亮度氮化鎵系發光二極體,包含: 一透光絕緣基體; 一第一導電型氮化鎵,形成於該透光絕緣基體之上,作 為第一下束缚層; 一氮化銦鎵發光層,形成於該第一下束缚層之上; 一第二導電型氮化鎵,形成於該發光層之上,作為第二 上束缚層; 一 AlGalnN 系中介層(Intermediate layer),形成於該第 21 1285440 二上束缚層之上,其材料帶隙能量(Band-gap energy)需低於 第二導電型氮化鎵,且厚度在5〜500 Angstroms(埃)之間; 一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,其 厚度在5〜lOOOAngstroms(埃)之間,形成於該中介層之上; 一 AlGalnSnO系統透明導電氧化層(TCO),其厚度在 5 Angstroms(埃)以上,形成於該接觸層之上,作為光導層 (Light transmitting layer); 一第一電極,形成於該第一導電型氮化鎵裸露區域之上; 以及 一第二電極,形成於該光導層之上。 10.如申請專利範圍第9項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該透明導電氧化層(TCO)之組成為: AlxGa3 -x-yIn5+ySn2-z〇i6-2z 5 其中 0<x<2, 〇<y<3, 0<z<2。 11 ·如申請專利範圍第9項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該透光絕緣基體係選自包括Al2〇3,LiGa02, LiAl〇2及MgAl2〇4任一組群材料所構成。 12·如申請專利範圍第9項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該氮化鎵系接觸層係選自包括AlGaN,GaN,及 InGaN任一組群材料所構成。 22 1285440 13. 如申請專利範圍第9項所述之高亮度氮化鎵系發光 二極體,其中,該中介層係選自包括AlGalnN,InGaN,及InN 任一組群材料所構成。 14. 一種高亮度氮化鎵系發光二極體,包含: 一透光絕緣基體; 一第一導電型氮化鎵,形成於該透光絕緣基體之上,作 為第一下束缚層; 一氮化銦嫁發光層,形成於該第一下束缚層之上; 一第二導電型氮化鎵,形成於該發光層之上,作為第二 上束缚層; 一富含鎵相(Gallium rich phase)之氮化鎵系接觸層,其 厚度在5〜lOOOAngstroms(埃)之間,形成於該第二上束缚層 之上; 一 AlGalnSnO系統透明導電氧化層(TCO),其厚度在 5 Angstroms(埃)以上,形成於該接觸層之上,作為光導層 (Light transmitting layer); 一透明導電氧化窗口層,係形成於該光導層之上; 一第一電極,形成於該第一導電型氮化鎵露出區域之上; 以及 一第二電極,形成於該透明導電氧化窗口層之上。 23 1285440 15. 如申請專利範圍第14項所述之高亮度氮化鎵系發 光二極體,其中,該透明導電氧化層(TCO)之組成為: AlxGa3-x-yIn5+ySn2-z〇i6-2z ’ 其中 0<x<2, 0<y<3, 0<z<2 ° 16. 如申請專利範圍第14項所述之高亮度氮化鎵系發 光二極體,其中,該透光絕緣基體係選自包括Al2〇3, LiGa02, LiA102及MgAl204任一組群材料所構成。 17. 如申請專利範圍第14項所述之高亮度氮化鎵系發 光二極體,其中,該氮化鎵系接觸層係選自包括AlGaN,GaN, 及InGaN任一組群材料所構成。 18. 如申請專利範圍第14項所述之高亮度氮化鎵系發 光二極體,其中,該透明導電氧化窗口層係選自包括Sn02, ln203,ITO,Cd2Sn〇4,ZnO,CuA102,CuCa02,SrCu02,NiO, 及AgCo02任一組群材料所構成。 24
TW093121290A 2004-04-16 2004-07-16 High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer TWI285440B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/825,290 US7061026B2 (en) 2004-04-16 2004-04-16 High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200536146A TW200536146A (en) 2005-11-01
TWI285440B true TWI285440B (en) 2007-08-11

Family

ID=35095388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW093121290A TWI285440B (en) 2004-04-16 2004-07-16 High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7061026B2 (zh)
KR (1) KR100599666B1 (zh)
CN (1) CN100394622C (zh)
TW (1) TWI285440B (zh)

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7737453B2 (en) * 2004-05-29 2010-06-15 Huga Optotech Inc. Light emitting diode structure
TWI374552B (en) 2004-07-27 2012-10-11 Cree Inc Ultra-thin ohmic contacts for p-type nitride light emitting devices and methods of forming
KR100918968B1 (ko) * 2005-05-30 2009-09-25 갤럭시아포토닉스 주식회사 초접촉층을 구비한 질화갈륨 소자 제작방법 및 그 소자
JP4137936B2 (ja) * 2005-11-16 2008-08-20 昭和電工株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
US8212262B2 (en) * 2007-02-09 2012-07-03 Cree, Inc. Transparent LED chip
CN101960625B (zh) * 2008-03-06 2013-01-23 住友金属矿山株式会社 半导体发光元件、该半导体发光元件的制造方法以及使用该半导体发光元件的灯
JP2011524463A (ja) * 2008-05-06 2011-09-01 エージェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ 光透過性デバイス用導電性構造
DE102008028345A1 (de) * 2008-06-13 2009-12-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers
US8847249B2 (en) 2008-06-16 2014-09-30 Soraa, Inc. Solid-state optical device having enhanced indium content in active regions
US8767787B1 (en) 2008-07-14 2014-07-01 Soraa Laser Diode, Inc. Integrated laser diodes with quality facets on GaN substrates
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
US8284810B1 (en) 2008-08-04 2012-10-09 Soraa, Inc. Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods
US8124996B2 (en) 2008-08-04 2012-02-28 Soraa, Inc. White light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and phosphors
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
DE112010001615T5 (de) * 2009-04-13 2012-08-02 Soraa, Inc. Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen
US8634442B1 (en) 2009-04-13 2014-01-21 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates for laser applications
US8837545B2 (en) 2009-04-13 2014-09-16 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US10108079B2 (en) 2009-05-29 2018-10-23 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US8427590B2 (en) 2009-05-29 2013-04-23 Soraa, Inc. Laser based display method and system
US8247887B1 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Soraa, Inc. Method and surface morphology of non-polar gallium nitride containing substrates
US8509275B1 (en) 2009-05-29 2013-08-13 Soraa, Inc. Gallium nitride based laser dazzling device and method
US9829780B2 (en) 2009-05-29 2017-11-28 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US9800017B1 (en) 2009-05-29 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Laser device and method for a vehicle
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
US8750342B1 (en) 2011-09-09 2014-06-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser diodes with scribe structures
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US8513688B2 (en) * 2009-12-02 2013-08-20 Walsin Lihwa Corporation Method for enhancing electrical injection efficiency and light extraction efficiency of light-emitting devices
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9136436B2 (en) 2010-02-09 2015-09-15 Epistar Corporation Optoelectronic device and the manufacturing method thereof
US9006774B2 (en) 2010-02-09 2015-04-14 Epistar Corporation Optoelectronic device and the manufacturing method thereof
US9640728B2 (en) 2010-02-09 2017-05-02 Epistar Corporation Optoelectronic device and the manufacturing method thereof
TWI609505B (zh) 2010-02-09 2017-12-21 晶元光電股份有限公司 光電元件
US10205059B2 (en) 2010-02-09 2019-02-12 Epistar Corporation Optoelectronic device and the manufacturing method thereof
TWI649895B (zh) 2010-04-30 2019-02-01 美國波士頓大學信託會 具能帶結構位變動之高效率紫外光發光二極體
US8451876B1 (en) 2010-05-17 2013-05-28 Soraa, Inc. Method and system for providing bidirectional light sources with broad spectrum
CN102255025A (zh) * 2010-05-18 2011-11-23 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US8816319B1 (en) 2010-11-05 2014-08-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of strain engineering and related optical device using a gallium and nitrogen containing active region
US9048170B2 (en) 2010-11-09 2015-06-02 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment
US8975615B2 (en) * 2010-11-09 2015-03-10 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment of contact regions of gallium and nitrogen containing material
US9595813B2 (en) 2011-01-24 2017-03-14 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a substrate member
US9025635B2 (en) 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US9093820B1 (en) 2011-01-25 2015-07-28 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for laser devices using optical blocking regions
US9287684B2 (en) 2011-04-04 2016-03-15 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters with color wheel
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
US8971370B1 (en) 2011-10-13 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices using a semipolar plane
US8723189B1 (en) 2012-01-06 2014-05-13 Trustees Of Boston University Ultraviolet light emitting diode structures and methods of manufacturing the same
US9020003B1 (en) 2012-03-14 2015-04-28 Soraa Laser Diode, Inc. Group III-nitride laser diode grown on a semi-polar orientation of gallium and nitrogen containing substrates
US10559939B1 (en) 2012-04-05 2020-02-11 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9800016B1 (en) 2012-04-05 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9343871B1 (en) 2012-04-05 2016-05-17 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US10347609B2 (en) * 2012-05-04 2019-07-09 Micron Technology, Inc. Solid-state transducer assemblies with remote converter material for improved light extraction efficiency and associated systems and methods
US9099843B1 (en) 2012-07-19 2015-08-04 Soraa Laser Diode, Inc. High operating temperature laser diodes
CN103579380A (zh) 2012-08-09 2014-02-12 索尼公司 受光或者发光元件、太阳能电池、光传感器、发光二极管
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
US9112103B1 (en) 2013-03-11 2015-08-18 Rayvio Corporation Backside transparent substrate roughening for UV light emitting diode
US9978904B2 (en) 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
US9219204B1 (en) 2013-03-11 2015-12-22 Rayvio Corporation Semiconductor device and a method of making a semiconductor device
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency
KR20150138479A (ko) 2014-05-29 2015-12-10 삼성전자주식회사 발광 소자 패키지의 제조 방법
JP6617401B2 (ja) * 2014-09-30 2019-12-11 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
US9876143B2 (en) 2014-10-01 2018-01-23 Rayvio Corporation Ultraviolet light emitting device doped with boron
US9246311B1 (en) 2014-11-06 2016-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of manufacture for an ultraviolet laser diode
US9787963B2 (en) 2015-10-08 2017-10-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser lighting having selective resolution
US10771155B2 (en) 2017-09-28 2020-09-08 Soraa Laser Diode, Inc. Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source
US10222474B1 (en) 2017-12-13 2019-03-05 Soraa Laser Diode, Inc. Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source
US10551728B1 (en) 2018-04-10 2020-02-04 Soraa Laser Diode, Inc. Structured phosphors for dynamic lighting
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US12000552B2 (en) 2019-01-18 2024-06-04 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system for a vehicle
FR3085535B1 (fr) * 2019-04-17 2021-02-12 Hosseini Teherani Ferechteh Procédé de fabrication d’oxyde de gallium de type p par dopage intrinsèque, le film mince obtenu d’oxyde de gallium et son utilisation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001100065A (ja) * 1999-10-01 2001-04-13 Ykk Corp 光ファイバ一体型フェルール及びその製造方法
JP3904378B2 (ja) * 2000-08-02 2007-04-11 ローム株式会社 酸化亜鉛透明導電膜
US20020084745A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Airma Optoelectronics Corporation Light emitting diode with light conversion by dielectric phosphor powder
TW516247B (en) * 2001-02-26 2003-01-01 Arima Optoelectronics Corp Light emitting diode with light conversion using scattering optical media
US7009214B2 (en) * 2003-10-17 2006-03-07 Atomic Energy Council —Institute of Nuclear Energy Research Light-emitting device with a current blocking structure and method for making the same

Also Published As

Publication number Publication date
US7061026B2 (en) 2006-06-13
KR20060045704A (ko) 2006-05-17
CN100394622C (zh) 2008-06-11
TW200536146A (en) 2005-11-01
CN1805162A (zh) 2006-07-19
KR100599666B1 (ko) 2006-07-12
US20050230701A1 (en) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI285440B (en) High brightness gallium nitride-based light emitting diode with transparent conducting oxide spreading layer
US6078064A (en) Indium gallium nitride light emitting diode
US6515306B2 (en) Light emitting diode
JP5244614B2 (ja) Iii族窒化物系発光素子
JP3009095B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
US8237174B2 (en) LED structure
US20070114515A1 (en) Nitride semiconductor device having a silver-base alloy electrode
US8053794B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
US7049638B2 (en) High-brightness gallium-nitride based light emitting diode structure
US20240128404A1 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing the same
US20060102921A1 (en) High-brightness gallium-nitride based light emitting diode structure
CN102237455B (zh) 发光二极管结构
US20070290214A1 (en) Light emitting diode structure
US7345321B2 (en) High-brightness gallium-nitride based light emitting diode structure
TWI475717B (zh) A semiconductor element that emits radiation
US20060234411A1 (en) Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting diode
CN102005515A (zh) 具有低温中间层的氮化镓系发光二极管
CN101587924B (zh) 发出辐射的半导体元件及降低其操作电压的方法
TWI455355B (zh) Light emitting diode structure
CN201766092U (zh) 具有低温中间层的氮化镓系发光二极管
JP2007103712A (ja) 高輝度のGaN系発光ダイオ−ド
CN108461597A (zh) 一种发光二极管电极装置
CN100442547C (zh) 具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管
KR20060067487A (ko) 산화 아연계 투명 산화물 전극을 구비한 반도체 발광 소자
TWI425669B (zh) 發光二極體

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees