TWI330410B - - Google Patents

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1330410 玫、發明說明： 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於發光元件之製造方法及發光元件。 〔先前技術〕 用化合物半導體來形成發光層部而成之半導體發光元 件中，當作顯示用或照明用等的發光二極體光源來使用者 係在發光層部之光取出面側形成驅動電壓施加用之金屬 電極由於金屬電極具有遮光體的作用，例如形成僅覆蓋 發光層主表面的中央部，而從其周圍的電極非形成區域來 進=光取出。然而，金屬電極本身具備遮光體的作用並未 改變，又若電極面積變得過小，元件面内之電流擴散將受 阻礙，反而會產生光取出量受到限制的問題。於是，例如 f I本專利特開平卜225178號公報、特開平6_ 188455 號公報中揭示出，將發光層部的全面用高電導率之ιτ〇(氧 化銦錫)透明電極層被覆，透過該透明電極層以同時謀求 光取出效率的提昇及電流擴散效果的改善。 在前述公報中均提到一問題點，亦即若在發光層部直 接形成ΙΤ0透明電極層，接觸電阻會變得過高，而無法以 :當的動作電1進行驅動"寺開彳卜軸號公報揭示 言 係在發光層部上，以有機金屬氣相成長法（MOVPE) 接蟲晶成長出InxGai xAs(以下亦簡稱⑽…，再在其 ^方形成IT〇透明電極層。另一方面，特開平6-刪55 2報所揭示的方法，係在發光層部上用麵四法蟲晶成 s層在其上方形成ΙΤ0透明電極層後，再進行熱 1330410 處理。 本發明係提供一種發光元件之製造方法，係將發光驅 動用電極之ΙΤ0透明電極層透過接觸層來接合，藉以減低 該電極之接觸電阻’且在接觸層形成時不易受到其與發光 層部間的晶格常數差之影響；並藉由改善該接觸層的構造 ，而提供一種能謀求更高性能化之發光元件。 上述習知技術所採用之M0VPE法所形成的inGaAs接觸 層’其與構成發光層部之化合物半導體、例如在GaAs或

GaAs基板上所磊晶成長出之A1GaAs或A1GaInp間之晶格常 數差，依化晶比之不同最大會大到4%左右。因此會產生以 下的問題。 ① 由於InGaAs接觸層與發光層部間之晶格不匹配 易造成發光效率降低等的品質變差。 ② 依據直接磊晶成長出丨nGaAs接觸層之特開平工一 225178冑公報的方法，由於其與發光層部間有上述晶格常 數差’要成長出均一的接觸層會有困冑，例如會變成島狀 的成膜狀態’而無法充分確保其肖IT〇透明電極層間之接 觸。另-方面，在ΙΤ0_極層形成後進行熱處理之特 開平6-188455號公報所揭示之實施例，其熱處理… 達800°C ’且熱處理時間長達5分鐘。 μ又间 〔發明内容〕 於是二了解決上述課題，本發明 方法’係依序積層⑴〜)〜Ρ(其中，0<二之= …)所形成之第一導電型包覆層、活性層及；二；電型： 1330410 覆層，而構成具有雙異質構造之發光層部，在第一導電型 包覆層及第二導電型包覆層之至少任一側具有ιτ〇透明電 極層，以在發光層部施加發光驅動電壓；其特徵在於： 係在發光層部上形成GaAs層，以與該⑽層接觸的 方式形成ΙΤ0透明電極層後，藉由實施熱處理而使從 ΙΤ0透明電極層擴散至GaAs層，藉此形成含有In之⑽ 構成的接觸層。 上述發光層部，因活性層與其兩侧所形成的包覆層間 之帶隙差所產生之能量障壁’能使所注入的電洞與電子封 閉在狹窄的活性層中而進行高效率地再結合，因此能實現 非常高的發光效率。又，藉由調整A1GaInp活性層之組成 ’可實現從綠色到紅色區域（峰值發光波長52Gnm〜670nm) 之廣範圍的發光波長。本發明之發光元件之製造方法中， 係在MGaInP發光層部上形成―層，並以和該GaAs層 接觸的方式形A ITQ透明電極層。發光層部例如為ιπ_ν 族化合物半導體所構成者，係和其上方（透過晶格匹配用 之八他層亦可）所形成的GaAs層一起例如以周知的⑽卿 =來形成。GaAs層和A1GaInP發光層部間之晶格匹配極為 谷易相較於直接磊晶成長出InGaAs之特開平丨_ 225178 號公報的情形，可形成均質且連續性佳的膜/ 又’在該GaAs層上形成IT〇透明電極層後，藉由熱處 理而使In從ΙΤ〇透明電極層擴散至GaAs層，如此構成接 觸層。如此般熱處理所得之含“之GaAs接觸層，卜之含 量不致過剩’且因其與發光層部間之晶格不匹配所造成之 1330410 發光強度降低等的品質劣化問題可有效地防止。g 愈 發光層部間之晶格匹配，當發光層部為（Α1^~ )卜 、 其中’ 、G.45$d55)所構成時特別良好，1故$ 佳為將混晶比y設定在上述範圍而形成發光層部（包覆層= i γΛ»· aim Λ _ 上述熱處理較佳為，使接觸層在厚度方向之&濃户八 布’如圖6①所示般，隨著沿厚度方向離開m透明；二 層而連續地減少(亦即’ Ιη濃度分布呈傾斜）。這種構造， 係藉由熱處理而使Ιη& ΙΤ〇側往接觸層側進行單方向=散 而形成出。又，本發明之發光元件之第一構造，其特 於：係依序積層（AlxGai_x)yIn卜yP(其中，、〇客 $1)所形成之第一導電型包覆層、活性層及第二導電型-包y 覆層’而構成具有雙異質構造之發光層部，在第—導電= 包覆層及第二導電型包覆層之至少任一側具有a。透明電 極層，以在發光層部施加發光驅動電壓；來自發光層部之 光，係以透過ΙΤ0透明電極層的形式來取出，在發光層部 和ΙΤ0透明電極層之間，含有In^ GaAs接觸層係以接觸 該ΙΤ0透明電極層的方式來形& ;接觸層在厚纟方向之In 濃度分布’係隨著沿厚度方向離肖ITQ透明電極層而連續 地減v。这代表著，在A1GaInP發光層部側接觸層之& 濃度分布變小’亦即其與發光層部間之晶格常數差縮小。 精由形成如此般In濃度分布的接觸層，將產生可更加提高 其與發光層部間的晶格匹配性之優點。若熱處理溫度過高 、或熱處理時間過長，來自m透明電極層之^擴散將過 1330410 度地進行，如圖6③所示般，接觸層内之In濃度分布在厚 度方向會顯示大致一定的高值，並無法獲得上述效果（又 ，若熱處理溫度過低、或熱處理時間過短，如圖6②所示 般，會造成接觸層内之In濃度不足）。 這時，在圖6中，當接觸層肖IT〇透明電極層之邊界 位置之In濃度為CA、接觸層另—側之邊界位置的h濃度 為^時，較佳為調整為^/^〇.8以下，較佳為以能獲= 該形態之In濃度分布的方式進行前述熱處理。若Μ超 過〇.8, In濃度分布傾斜所造成之與發光層部間之格晶匹 配性改善效果將不足。又，接觸層之平均In濃度CM，相 對於In、Ga合計濃度換算成In原子比，例如只要能確保 ::想：卜0.6)，就算接觸層之IT0透明電極層側的相反 :之邊界位置之Ιη濃度Gb成為〇、亦即如 二在；:透明電極層侧形成…、在相反側形： 農二布，接觸層在厚度方向之組成分布(… ，農度刀布）’可將層沿厚度方向逐步钱 子質量分析⑽S)、奥諧(Auger) 藉由一離 電子分丼Ορο；、姑 电于刀先刀析、X射線光 由蔣厘许的表面分析方法來進行測定。又，藉 ，旱又方向之濃度分布進行積 曰 層之平均組成。 ㈣…，即可測定出接觸 接觸層之平均In濃度，相 成In原子比，較佳為〇卜 、n、 a合計濃度換算 得該平均1〇 :農产 ..，上迷熱處理較佳為以能獲 達〇」，接觸層之接離 。若上述定義之In濃度未

接觸層之接觸電阻減低效果會不足’若超過U 11 1330410 則接觸層與發光層部間之。曰& π 、知尤0丨間之日日格不匹配所造成之發光強度降 低等的品質劣化會變明顯。 〜ΙΤ0係摻質氧化錫而構成之氧油膜，將氧化錫的含 里议疋在1〜9質量％(氧化銦含量9卜99 f量％)時，可使電 極層之電阻率降到5X10、以下之充分低值。藉由 在—層上形成這種IT0透明電極層，進而以適當的：度 範圍進行熱處理，可容易地形成出具有上述理想m濃度之 接觸層。又，藉由該熱處理’可進一步減们τ〇透明電極 層之電阻率。熱處理具體而言，較佳為在比特開平卜 225178號公報所記載的溫度更低溫之6〇〇〜75〇它進行。熱 處理溫度超過75(rc時，Ina GaAs層之擴散速度變得較 ’接觸層中之In濃度易變得過剩。又In濃度會飽和，而 不易獲得在接觸層厚度方向呈傾斜之In濃度分布。如此都 會造成接觸層與發光層部間之晶格匹配惡化。又，若匕往

GaAs層的擴散過度地進展，在其與接觸層之接觸部附近 ΙΤ0透明電極層之In會枯竭，而難以防止電極之電阻值上 昇。又，若熱處理溫度高到上述般之高溫，丨τ〇之氧會往

GaAs層擴散而促進氧化，而易使元件之串列電阻上昇。胃如 此均會造成無法以適當的電壓來驅動發光元件之問題。又 ，若熱處理溫度變得極高，反而可能會使IT〇透明電極層 之電阻率惡化。另一方面，當熱處理溫度未達65(rc時，

In往GaAs層之擴散速度變得過小，必須花費相當長的時 間才能獲得接觸電阻夠低的接觸層，如此會使製造效率變 得很差。 12 1330410 又’熱處理時間較佳為設定在5〜;12〇秒。熱處理時間 超過120秒時，特別是熱處理溫度接近上限值的情形，In 往GaAs層的擴散量容易變得過剩；但在熱處理溫度較低的 情形’則可採用更長的熱處理時間（例如3〇〇秒左右）。另 方面’若熱處理溫度未達5秒，I n往GaAs層的擴散量 將不足’而難以獲得接觸電阻足夠低的接觸層。 I TO透明電極層能以被覆發光層部全面的方式來形成 。若採用這種構成，可使IT0透明電極層具備電流擴散層 的作用，習知之化合物半導體構成的厚電流擴散層將不須 形成，就算形成時也能大幅減少其厚度，可簡化製程而有 助於節省成本’係具備良好的產業利用性。另一方面，關 於接觸層之形成厚度，只要是能形成歐姆接觸所須之充分 厚度即可’並不需要太厚，具體而言，構成接觸層之化合 物半導體’只要能確保充分的厚度(不致因薄層化而造成 與塊狀結晶不同的帶隙能量）即可，例如在使用inDs 的情形’只要在0.。〇1“左右即可。另一方面若 -xAs構成的接觸層之厚度過大，該接觸層中光吸收量増大 的、。果’將導致光取出效率降低故厚度較佳為 又田&用O’OOl#!!!〜〇 〇2/Ζπΐ2薄層接觸層時’同時 具備可減輕晶格不匹配的效果。 在接觸層與位於接觸層形成側之包覆層 包:層中間之中間層。又，本發明之發光元件 第-構^其特徵在於’係具備：化合物半導體層所構 13 1330410 成之發光層部、及用來在該發光層部施加發光驅動電壓之 IT〇透明電極層，來自發光層部之光係以透過ιτο透明電 極層的形式來取出’且在發光層部與IΤ0透明電極層之間 ’含有Iη之GaAs構成的接觸層係以接觸該Iτο透明電極 層的方式來形成；發光層部係由第一導電型包覆層、活性 層及第二導電梨包覆層所依序積層而成之雙異質構造者， 在第一導電型包覆層及第二導電型包覆層之任一者與ΙΤ〇 透明電極層之間形成接觸層，在接觸層與位於接觸層形成 側之包覆層（擇自第一導電型包覆層與第二導電型包S覆層） 之間，形成帶隙能量位在接觸層與包覆層中間之中間層。 雙異質構造之發光層部，為了提昇將載子封入活性層 =效果而使其内部量子效率提高，必須將包覆層與活性層 =壁提高至既定值以上。…之示意能帶圖(EC為 =底的核能位準、Ev為價電子帶頂的核能位準）所示， 2在包覆層上直接接合接觸層，在包覆層和接觸層之間， 由於接合所造成之能帶彎曲， 曰 —址 a于θ形成較尚的異皙瞳辟 。该障壁高ΔΕ’會隨著包覆層與接觸層間 ：障： 續值的擴大而變高，將容易妨礙載子移動、拉知不連 量更大之電洞的移動。例如使用金屬電’別是有效質 屬電極覆蓋將無法進行光取出，故乃’由於若被金 來形成電極。這時，為提高光取出效率、，^被覆的方式 朝向電極的面内方向外側之電流擴散 /想辦法促進 情形，大多會在其和私# ]如，金屬電極的 .» 先層部間形成GaAs, 金屬電極的情形，在接觸層和發光 4接觸層，而在 間，若形成相當程 1330410 度的高障壁，利用障壁所產生之载子阻擋效果將能促進面 内方向之電流擴散。然而，由於形成高障壁，串列電阻的 增加將難以避免。 相對於此，在使用ΙΤ0透明電極層的情形，由於ίτ〇 透明電極層本身具有非常高的電流擴散能力，因障壁所產 生之载子阻擔效果幾乎不須加以考慮。且，藉由採用ΙΤ0 透明電極I，相較於使用金屬電極日夺可大幅增加光取出區 域的面積。於疋’如圖11所示，若在包覆層與接觸層之間 插入帶隙能量位於包覆層與接觸層的中間之中間層，由於 接觸·層與中間層、中間層與包覆層間之能帶端不連續值分 別變小，而使所形成的障壁高△Ε分別變小。其結果，可 減輕串列電阻，以較低的驅動電壓即可達成充分高的發光 強度。 採用本發明的發光元件第二構造所產生的效果，在雙 異質構造之發光層部中，特別是以和接觸層（含有Ιη之 GaAs所構成）之晶格匹配性較佳之Ai(jainp來形成發光層 部的情形更顯著。這時，作為帶隙能量位在發光層部與接 觸層（含有In之GaAs所構成）的中間之中間層，具體而言 可採用包含AlGaAs層、GalnP層及AlGalnP層（將組成調整 成帶隙能量比包覆層小者）中之至少一層，例如可形成包 含AlGaAs層者。又，除此外之發光層部，例如也能採用 所形成之雙異質構造的發光層部。該發光 層部’經由調整活性層的組成，即可實現出從紫外區到紅 光（峰值發光波長在3〇〇nm〜700nm)範圍之發光波長。這時 15 1330410 真中間層例如可採用包含InGaAIN層（將組成調整成帶隙能 量比包覆層小者）。又’為了使驅動電壓之降低效果與光 取出效率的提昇效果形成最大，較佳之構成為，在整個發 光層部的全面形成中間層及接觸層，1以覆蓋該接觸層的 方式來形成ΙΤ0透明電極層。 〔實施方式〕 以下，參照圖式來說明用來實施本發明之最佳形態。 圖1係顯示本發明的一實施形態之發光元件100的概 念圖。發光元件100，係在發光層部24之第一主表面17 侧，依序形成接觸I 7與IT〇透明電極層8。又在發光層 部24之第二主表面18側，依序形成接觸層9與ITO透明 電極層10。IT0透明電極層8、10係和接觸層7、9 -起， 以刀別覆蓋發光層部24的兩主表面i ”則、i 8側全面的方 式來形成。 〈發光層部24,係由分別用（Α1χ(ί&ι JyIni”p(其中，〇 /=1 構成之第一導電型包覆層6、第二導電 里l覆層4、及位於第一導電型包覆層6第二導電型包覆 a 4間之4性^ 5所形成之雙異質構造。具體而言係形成 將無推質之（AlxGa^Jyln 丨 yP(其中，55、〇45 y == 〇. 55)扣晶所形成的活性層5，用帶隙能量均比該活 f層5大之p型（AlxGai心〜-/包覆層6與。型⑷如 x)yIn卜yP包覆層4挾持而成的構造。冑丄之發光元件 0係在IT0透明電極層8側配置n型AlGalnp包覆層6 ’在1T〇透明電極層10側配置η型A1GaInP包覆層4。因 16 1330410 此’通電極性是在ΙΤ0透明 電極層8側為正。又，如熟習 該項技術者所知，在此所稱 … ^ 备摻質」’係指「未積極 添加摻質」之意，其未並排 通书的製程中、不可避免地

混入之換質成分的含有（你丨^ L 3例如上限在10丨3〜10丨Vcm3左右）。 又，接觸層7、9約A人*· τ -為3有In之GaAs構成，圖6①中 ，其平均In濃度cM，相對於ίη r . L Α 了於In、Ga合計濃度換算成Ιη原 子比為0 _ 1〜0 · 6。I η道庚，及ir左μ ^ 係隨者沿厚度方向離開IT0透 明電極層而連續地減少’且調整成，當其肖m透明電極 層8、w圖υ之邊界位置之In濃度為Ca、其與另一側的 邊界位置(即其與包覆層6、4(圖”之邊界位置)之In濃度 為cB時，cb/Ca=0.8以下。接觸層7、9厚度在〇.〇心 111~〇.02//111(較佳為〇_〇〇5一111〜〇〇1“11])。 又圖1之發光το件1 〇〇，其各層厚度之實例例如為 以下的數值。 .接觸層7，厚度約〇. 〇〇5" m IT0透明電極層8，厚度〇 4vm，氧化錫含有率7 質f %(殘部為氧化錮） P 型 A1 Ga I nP 包覆層 6 = 1//m .AlGalnP 活性層 5=0. 6以 m π 型 AlGalnP 包覆層 4=ι μ m •接觸層9，厚度約〇. 〇〇5# m .ιτο透明電極層10，和IT0透明電極層8相同構成。 以下係說明圖1發光元件1 ο 〇之製造方法。 首先，如圖3所示，在化合物半導體基板（可與 17 1330410 A1GaInP混晶進行晶格匹配）之GaAs單結晶基板1的第一 主表面la上’磊晶成長出〇·5//π1之n型GaAs緩衝層2， 接著成長出l#m的0型A1GaInP包覆層的 AlGalnP活性層5、1 // m的p型AlGalnP包覆層6來構成發 光層部24’再在p型AiGalnP包覆層6上成長出0.005 “！!！ 的GaAs層7 。各層之磊晶成長可使用公知的MOVPE法來 進行。 在上述成長後，藉由浸潰在例如由硫酸系水溶液（濃硫 酸：30%過氧化氫水溶液：水=3 :丨：i容量比）所組成的蝕 _ 刻液，即可將GaAs基板1及GaAs緩衝層2蝕刻除去（圖 4A)。接著’如圖4B所示’在蝕刻剝離側，於η型 AlGalnP包覆層4的主表面18上，以M0VPE法磊晶成長出 厚度 0.005/zm 之 GaAs 層 9，。 接著’分別在GaAs層7’、GaAs層9’兩者之主表面上 ’以公知的高頻濺鍍法〔靶組成（In203 = 90. 2重量％、

Sn02 = 9.8 重量％)、RF 頻率 13 56MHz、Ar 壓力 〇 6ρ&、濺鍍 電力30W〕’各形成厚度0 4“^之no透明電極層8、1〇修 ’而製得積層體晶圓13。 如圖5所示，將該積層體晶圓13配置在爐F中，例如 於氮環境氣氛或Ar等的非活性氣體環境氣氛中，以 600〜750°C (例如70(TC )之低溫，實施5〜12〇秒（例如3〇秒） 之短時間熱處理。藉此，使In從IT0透明電極層8、1 〇擴 散到GaAs層7,、9，，而獲得圖6(或圖7)所示之In濃度 分布之接觸層7'9。將熱處理後之積層體晶圓13切割成 18 1330410 半導體晶片， 線 14b、15b， 光元件10 0。 使其固接於支持體後，如圖丨所示般安裝引 再形成未圖示之樹脂封裝部，如此即製得發 依據該發光元件100，P型AlGalnP包覆層6及n型 AlGalnP包覆；f 4之全面，係分別透過接觸| 7、9而 ΙΤ0透月電極層8、1〇所覆蓋，可透過IT〇透明電極層8、 10來施加驅動電壓。由於驅動電壓所產生之驅動電流可均 勻地擴散至導電性良好的ΙΤΟ透明電極層8、1〇之全面， 故能在光取出面（兩主表面17、18)之全體產生均勻的發光 ，且由於採透明電極層8、10而能提高光取出效率。又， ΙΤΟ透明電極層8、1〇，由於對帶隙較窄的接觸層7、9係 形成歐姆接觸狀態，可使接觸部之串列電阻減低，並大幅 提高發光效率。又，由於不需要較厚的電流擴散層，可大 幅縮短ΙΤΟ透明電極層與發光面之距離。其結果，可謀求 串列電阻之減低。 又’接觸層7、9 ’係先形成對AlGalnP發光層部24 之晶格匹配性良好的GaAs層7,、9’，之後再實施較低溫 之短時間熱處理，故能形成I η含量不致過剩、均質且連續 性良好者。其結果，即可有效防止因接觸層與發光層部24 之晶格不匹配所造成之發光強度降低等的品質劣化。 接觸層7、9’藉由添加適當的摻質，而形成與鄰接之 各包覆層6、4分別具有相同導電型者亦可，當接觸層7、 9以上述般之薄層來形成時，就算將其等以低摻質濃度之 低推雜層（例如1 〇17個/cm3以下）、或無摻雜層（〗〇ΐ3個 19 1330410 /cm ~ι〇1δ個/cm3)來形成’亦不致造成串列電阻之過度增加 ，而能毫無問題地採用。另一方面，在形成低摻雜層時， 依發光元件之驅動電壓可達成以下效果。亦即，將接觸層 作成低摻雜層，由於層之電阻率本身會變高，對於包挾其 之電阻率小的包覆層或IT0透明電極層8、1〇,施加在接 觸層的層厚方向之電場（即單位距離的電壓）相對變高。這 時，若以帶隙較小的含In之GaAS來形成接觸層，藉由施 加電場可使接觸層之能帶構造產生適度的彎曲，而能形成 更良好的歐姆接合。X ’如圖6或圖7所示，由於接觸層 _ 7、9之In濃度在IT0透明電極層8' 1〇接觸側變高，1 該效果會更為顯著。 又，當InGaAs層與AlGalnP層直接接合時，在接合界 面會形成稍高的異質障壁，起因於此有時會產生串列;阻 成分增大的情形。於是，為了降低此情形，如圖^之一點 鍵線所示般，可在和IT0透明電極層8，1〇接觸之接觸声 二9、與A1GaInP包覆層6,5之間，插入帶隙能量位於兩者 曰之中間層H，12。中間層u、12，例如係包含a腕s、 二：A1GaInP中之至少一者而構成，又例如中間層全 早一 AlGaAs層構成。就算在採用該構造 中=的厚度分別可形成。左右以下叫"I :更薄貝=喪失整體能帶構造，而無法獲得所要的接合構 =提曰藉由薄層化可縮短蟲晶成長時間，進而謀求生產性 =二：於中間層之形成可減少串列電阻的增加量，故 不致影響發光效率。 里双 20 丄幻0410 作為形成有中間層u、12之發光元件，如圖2所示， 將形成雙異質構造之發光層部124的各層（p型包覆層1〇6 、活性層105及η型包覆層1〇4)以AlGalnN混晶構成，而 形成藍色或紫外發光用之寬帶隙型發光元件200亦可。發 光層部124 ’係和圖1的發光元件100同樣地用MOVPE法 來形成。圖2之發光元件200，除發光層部丨24外，其他 部分均和圖1之發光元件100採用同樣構成，故省略其詳 細的說明。 如圖8所示之發光元件5〇般，對於雙異質構造層所構鲁 成之發光層部24，僅在其一側接合接觸層及ITO透明電極 層亦可。這時，係將n型GaAs基板1當作元件基板，而在 其第一主表面側形成接觸層7及ITO透明電極層8。 圖9，係針對光取出面側之IT〇透明電極層8 ,而在接 觸層7與包覆層6之間形成中間| 2〇、21的例子。該接觸 層7，係如圖7所示般由InGaAs層與GaAs層所構成者， 其有助於能帶端不連續值之縮小。又，中間層2〇、2卜係 ㈣能量朝包覆層側呈階段性減少的複數層（呈連續減少鲁 #單""層亦可）’本實施形態’係由AlGaAs㉟20盘 A1GainP層這兩層所構成，同樣有助於能帶端不連續值 的減少。特別是’發光層部24之活性層的帶隙能量大、即 發光波長短時，為獲得可被奴# ^ 役付T確保載子封入效果所需之活性層 側的能帶端不連續值，不措X植丄a潘a , +钎不k局包覆層側之帶隙能量（ 例如AlGalnP的情形，係开j 宁成问A1含量之包覆層）。這時 ，由於其與接觸層間所开彡士、—拉 7成之障壁高變大，如此般設置複 21 數個中間層20 21變得有效。 圖12所示之發光元件51般’在GaAs基板1 發光層部24夕μ ~ 之間’可將例如特開平7 - 66455號公報所揭 示之半導^辦交 多曰膜、或Αυ乃至Au合金所構成之金屬層當 作反射層彳卩·^ + 采插入。藉此，除了從發光層部24直接漏往 光取出側之伞τ Μ 元L外，可再加上反射層16之反射光L，，故 可提间光取出效率。又，為了降低全反射損失，如特開平

0893號公報所揭示般’可使發光層部與光取出層之 界面朝向光取出方向呈凸狀彎曲。

又/舌性層5或1 〇 5，在上述實施形態雖以單一層來 形成’但也能是由不同帶隙能量之複數個化合物半導體層 所積層而成者，具體而言係具有圖13Λ所示之量子井構造 而構成者°具有量子井構造之活性層，如圖1 3Β及圖13C 所不’係將依混晶比之調整而形成不同帶隙的2層、即將 帶隙能量小的井層Β與帶隙能量大的障壁層A，以分別形 成電子的平均自由行程或其以下的厚度（一般為1原子層〜 數十A)而成為晶格匹配的形式進行積層而構成。上述構造 ’為了使井層B之電子（或電洞）的能量量子化，例如應用 於半導體雷射等時，可藉由能量井層之寬、深來自由調整 發光波長，又具有：振盪波長之安定化、發光效率的提羿 、振盪臨限電流密度之減低等的效果。又，由於井層B與 障壁層A之厚度非常小，可容許2〜3%左右的晶格常數偏差 ’而使振盪波長範圍之擴大變容易。又，關於量子井構造 ’可如圖13B所示般形成具有複數井層β之多重量子井構 22 1330410 造’也可如圖13C所示般形成具有單一并展 1喝β之單一量子 井構造。圖13Α〜圖13C中’ ρ型 m 里包覆層係由 0.7 a〇3)G.5lll()5P 混* 晶所構成，障 rAI Γ , 1早壁層Λ係由 〇.5a〇.5)Q.5ln〇.5P 混晶所構成，株 a 开層 B 係由 (Α1〇.2〇3·〇·8)〇.5ιη〇·5ρ混晶所構成。又，障辟狂 雙層Α之厚度， 例如和包覆層相接者為5〇nm左右，其他則 4t a R ^ Λ Λ ^馮6nm左右。又 井層B厚度為5nm左右。 〔圖式簡單說明〕 (一）圖式部分 圖1係顯示本發明的發光元件一例之積層構造之示意 圖。 〜 —例之積層構造之示 係顯示本發明的發光元件另 圖3係顯示本發明的發光元件的製程之示竟圖。 圖4A係接續於圖3之示意圖。 圖4B係接續於圖4A之示意圖。 圖5係接續於圖4B之示意圖。 _圖6係將接觸層的In濃度分布的一例和表較例一起顯 示之示意圖。 圖7係顯示接觸層的In濃度分布另一例之示意圖。 圖8係顯示僅在發光層部的第一主表面形成接觸層及 ITO透明電極層而成的元件構造例之示意圖。 圖9係顯示在圖8之光取出面側 '於接觸層與包覆層 間插入中間層而成的元件構造例之示意圖。 23 1330410 圖l 〇係顯示接觸層的能帶構造的第一例之示意圖。 圖11係顯示接觸層的能帶構造的第二例之示意圖。 圖12係顯示在圖5中、於光取出層的第二主表面側插 入反射層而成的元件構造例之示意圖。 圖13Α係具有量子井構造的活性層之第一示意圖。 圖13Β係具有量子井構造的活性層之第二示意圖。 圖13C係具有量子井構造的活性層之第三示意圖。 (二）元件代表符號 1…η型GaAs基板 1 a…第一主表面 2…η型GaAs緩衝層 4、 104…η型AlGalnP包覆層 5、 105…AlGalnP活性層 6、 106…p型AlGalnP包覆層 7…接觸層 7a... InGaAs 層 7b…p型GaAs層 7’、9’ …GaAs 層 8、10··_ ITO透明電極層 11、12…中間層 13…積層體 14b、15b…引線 16…反射層 17.··第一主表面 24 1330410 18…第二主表面 20…p型AlGaAs層 21 …p 型 A1GaInP 層 24、124···發光層部 50、51、100、150、200…發光元件 A…障壁層 B…井層

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Claims (1)

1. 榮'明專利申請第92121358號(98年4月修正） η 1、一種發光元件=、 n τ 方法’係依序積層（A lxGai - Alm-yPC其中，卜 客ysi)所形成之第一導電型 包覆層、活性層及第二導電 . t包覆層，而構成具有雙異質 構&之發光層部，在第一I 币等電型包覆層及第二導電型包覆 層之至少任一側具有Τ Τ Γ\，乐 .、 το透明電極層，以在發光層部施加 發光驅動電壓；其特徵在於： 在該發光層部上形成GaAs層，以與該㈣層接觸的 方式形成no it明電極層後，藉由實施熱處理而使In從 ITO透明電極層擴散至「 、 做欢至GaAS層，藉此形成含有1〇之GaAs 冓成的接觸層’其係進行該熱處理，而使接觸層之平 濃度：相對於In、Ga合計濃度換算成In原子比為 1 〇. 6，當接觸層與IT〇透明電極層之邊界位置之In濃 度為cA、接觸層另一側之邊界位置的濃度為c“寺，係 ，订該熱處理而使Cb/Ca成為〇·8以下，並且，使發光層 ^(AhGai-x)yini.yP(^ t * O^x^l ^ 0.45^y^〇.55) 其中 斤構成，以確保該GaAs層與該發光層部間之晶格匹配。 、如申請專利範圍第1項之發光元件之製造方法， 該熱處理係在600〜750。(：進行。 其中 如申睛專利範圍第2項之發光元件之製造方法， 係將該熱處理時間設定在5〜1 2 0秒。 其中 、如申請專利範圍第1項之發光元件之製造方法， 該接觸層厚度在〇.〇〇1vm〜0.02^^的範圍。 、如申請專利範圍第1項之發光元件之製造方法， 26 1330410 其中係進订邊熱處理，而使該接觸層在 濃度分布，隨著沿厚度方 ：度方向之1n 減少。 Π離開1Τ0透明電極層而連續地 6、 如申睛專利範圍第]成夕获古；乂* 囚弗1項之發先兀件之製造方法， 其中’在接觸層與位於接 導雷型1觸層形成側之包覆層（擇自第一 <曰與第—導電型包覆層）之間，形成帶隙妒旦 位在接觸層與包覆層中間之中間層。 ，、>=•里 7、 如申請專利範圍第6項1發光 其中’該中間層係包含擇“層及 AlGalnP層中之至少—者。 GaInP層及 8、 如申請專利範圍第6 Α Φ , /- , 貝之赞元70件之製造方法， ”中係在整個發光層部的全面开彡忐φ卩卩a ^ ^ ^ ^ Λβ 面形成中間層及接觸層，並 以设盡轉觸層全面的方式來形成ITQ透明電極芦。 ”：、：：光元件，其特徵在於：係依序積層贿 :覆：“°^η所形成之第-導電型 包覆層、活性層及第二導電型包覆層導電支 構造之發光㈣，在第一導電型包;#成=雙異質 層之至少任-側具“。透明電極層，包覆 發光驅動電壓； 發先層。卩施加 來自發光層部之光’係以透過ΙΤ0透明電極 發光層部和ΙΤ0透明電極層之間 GaAs接觸層係以垃 3有ιη之 接❹在厂 極層的方式來形成； 曰在；度方向之In濃度分布，係隨荽、# 向離開Π0透明電極層而連續地減少；…4度方 27 1330410 該接觸層之平均I η濃度 算成In原子比為οι〜〇6; 相對於I η、Ga合計滚度換 之邊界位置之In濃度為 In濃度為Cb時，Cb/Ca為 當接觸層與IT0透明電極層 Ca、接觸層另一側之邊界位置的 0. 8以下； n!- yp(其中，0$ GaAs層與該發光層 並且’使發光層部為（AlxGal x)yI 1 0 · 4 5 S y S 0 · 5 5 )所構成，以確保該 部間之晶格匹配。 i u、如甲請專利範圍第 觸層厚度在〇.〇〇l"m〜0.〇2"ra的範圍▽ 11、如申請專利範圍第9項之發光元件，其中，在接 =:=層形成側之包覆層(擇自第-導電型包覆 型包覆層）之間’形成帶隙能量位在接觸層 與包覆層中間之中間層。 “ 12、 如中請專利範圍第2項之發光元件之製造 其中，該接觸層厚度在U…㈣鳥„㈣圍。 13、 如申請專利範圍第2項之發 ”’係進行該熱處理，而使該接觸層在厚之度了法， 浪度分布，隨著沿厚度 又向之In 減少。 向離開IT〇透明電極層而連續地 14、 如申請專利範圍第2項之發光 其中’在接觸層與位於接觸層形成側之包覆父：方法， 導電型包覆層與第二導電型包覆層)之間，形：：自第― 位在接觸層與包覆層中間之中間層。 帶隙能量 28 1330410 15、 如申請專利範圍帛1“員之發光元件之製造 ，其中，該中間層係包含擇自A1GaAS g、GaInp A1 GaInP層中之至少—者。 16、 如申請專利範圍第14項之發光元件之製造 、：、中“係在整個發光層部的全面形成中間層及接觸 並以後盍s亥接觸層全面的方式來形成ιτ〇透明電極層 1 7、如申請專利範圍帛7項之發光元件之製造方 ’、中係在整個發光層部的全面形成中間層及接觸層 以覆蓋該接觸層全面的方式镇ιτ〇透明電極層。曰 ，盆18、如申請專利範圍第15項之發光元件之製造 、〃中係在整個發光層部的全面形成中間層及接觸 並以覆蓋該接觸層全面的方式來形成ι τ 〇透明電極層 方法 層及 方法 層，

   ，並

   方法 層， 拾壹、圖式： 如次頁

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