TWI487135B - 具有級化區域的半導體發光裝置 - Google Patents
具有級化區域的半導體發光裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI487135B TWI487135B TW098119810A TW98119810A TWI487135B TW I487135 B TWI487135 B TW I487135B TW 098119810 A TW098119810 A TW 098119810A TW 98119810 A TW98119810 A TW 98119810A TW I487135 B TWI487135 B TW I487135B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- region
- layer
- graded
- aluminum
- component
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 60
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 16
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 152
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table characterised by the doping materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/04—Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/12—Semiconductor 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 stress relaxation structure, e.g. buffer layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/14—Semiconductor 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
發光二極體(LED)在需要低功耗、小尺寸和高可靠性的許多應用中已被廣泛接受作為光源。在可見光譜的黃綠到紅光區域中發光的節能二極體包含由一AlGaInP合金形成的活性層。圖1和2顯示一習知透明基板(TS)AlGaInP LED的製造。在圖1中，在一半導體基板10(通常是GaAs)上生長一蝕刻終止層12(如一1000n-In0.5
Ga0.5
P層)。在蝕刻終止層12上生長裝置層14，該等裝置層包含全部以雙異質結構配置放置的一下限制層、至少一(Alx
Ga1-x
)y
In1-y
P活性層和一上限制層，接著是一可選厚度(例如，在5與100μm厚度之間)的窗口層16(通常是由氣相磊晶生長的p型GaP)。該等限制層是由一透明半導體組成並加強該LED的內量子效率，該內量子效率定義為在該活性層中重新組合並發光的電子-電洞對的該部分。該視窗層16(也是一透明半導體)增加了穿過該活性層的電流傳播並加強了該LED的內量子效率和提取效率。該發光區域可由一單一厚度均勻的成分層或一系列薄井及障壁組成。
GaAs作為一生長基板是較佳的，因為它在成分上與(Alx
Ga1-x
)y
In1-y
P晶格匹配，有利於形成在可見光譜的黃綠到紅光區域中發光之LED，其中y~0.5。因為GaAs具吸收性，所以它通常被移走並由一透明基板18替代，如圖2中所說明。圖1中所示的GaAs基板10經由一蝕刻被移走，該蝕刻以比對蝕刻終止層12更快的速率蝕刻GaAs。一透明基板18(通常是n型GaP)是連結到該磊晶結構的下表面(圖2中的蝕刻終止層12)的晶圓，此連結一般係經由高溫退火該結構且同時施加單軸力而為之。然後使用適合於該p型磊晶GaP陽極及該n型連結晶圓的GaP陰極的習知金屬接觸和晶片製造技術從該等連結晶圓處理LED晶片。
如此處所使用，「AlGaInP」和「III-P」可能是指鋁、鎵、銦和磷的任何二元、三元或四元合金。
在一III-P發光裝置中包含一或多個級化成分區域，以降低與在該裝置中的介面有關的該Vf
。按照本發明的實施例，一半導體結構包括一放置在一n型區域與一p型區域之間的III-P發光層。在該p型區域與一GaP視窗層之間放置一級化區域。在該級化區域中級化該鋁成分。在一些實施例中，該級化區域有一至少150nm的厚度。在一些實施例中，除了或替代一在該p型區域與該GaP視窗層之間的級化區域，在一放置在一蝕刻終止層與該n型區域之間的級化區域中級化該鋁成分。
在一些實施例中，該級化區域被分成具有不同級化分佈的區域。例如，在一第一區域中，該鋁成分可從在該p型區域中的一鋁成分被級化到在該發光層中的一鋁成分。在一第二區域中，該鋁成分可從在該發光層中的一鋁成分被級化到零。
在圖1和2中所說明的該裝置中，該上限制層通常是AlInP或AlGaInP。該上限制層還可被稱為上阻擋層。如此處所使用，「上限制層」可能是指毗鄰該活性層的鋁、鎵、銦和磷的任何二元、三元或四元合金。
圖3說明在一p型AlGaInP上限制層(裝置層的其中之一14)與一GaP視窗層16之間的該介面的能帶圖。在該兩層之間的該介面19處，流向該發光層的電洞必須具有足夠能量以流過能量障壁20。該等電洞必須在介面19爬過的該能量障壁20並不合意地增加了該裝置的該正向電壓Vf
。
本發明的實施例可降低與在該裝置中的介面有關的該Vf
；特別是，在該視窗層與該等裝置層之間的該介面處。
在本發明之一第一實施例中，在該上限制層與該視窗層之間放置一級化區域。圖4說明根據本發明之該第一實施例之一裝置的一部分。在圖4中沒有顯示在該活性區域下面的該等裝置層(包含一n型限制層)。在圖4中，一包含至少一發光層的活性區域被顯示為層28。在活性區域28上生長一專門用於限制在活性區域28中之電子和電洞的上限制層26，且通常是一四元AlGaInP層，接著是一三元AlInP限制層24。另外，層24可能是一AlGaInP層，該AlGaInP層具有比上限制層26的鋁成分或帶隙更高的鋁成分或帶隙。
在AlInP層24與窗口層16之間放置一級化區域22。在根據該第一實施例的一些裝置中，該成分從50% Al的AlInP被級化到大約50% Ga的InGaP。實際上，在級化區域22的厚度上，該等Al原子逐漸地由Ga替代。級化區域22可能(例如)在一些裝置中是100-500nm厚，在一些裝置中至少是150nm厚，在一些裝置中是300-400nm厚，且在一些裝置中至少是300nm厚。雖然級化區域22的Al成分通常被級化到零，但是非屬必要。例如，級化區域22可被級化到除了In0.5
Ga0.5
P以外的一成分，如(Al0.1
Ga0.9
)0.5
In0.5
P。雖然級化區域22的In成分通常被保持在一恆定值50%，該值與在該活性區域和該GaAs生長基板中的該或該等發光層是晶格匹配的，但是非屬必要。例如，級化區域22可被級化到除了In0.5
Ga0.5
P以外的一成分，如(Alx
Ga1-x
)0.55
In0.45
P或(Alx
Ga1-x
)0.45
In0.55
P。
在級化區域22上生長視窗層16(通常是p型GaP)。在一些實施例中，於級化區域22與視窗層16之間的介面處，該成分突然從大約In0.5
Ga0.5
P轉換到GaP。在其他實施例中，級化該In成分。可在級化該Al成分之級化區域22的同一部分中級化該In成分，或者另外在級化區域22之一第一部分中級化該In成分，而在級化區域22之一第二部分中級化該Al成分。
在本發明之一第二實施例中，在該上限制層與該視窗層之間放置一級化區域。該級化區域被分成兩個或更多具有不同級化分佈的區域。圖5說明根據本發明之該第二實施例之一裝置的一部分。類似於圖4的該裝置，於該活性區域28上形成一上限制層26。在該上限制層上形成一AlInP層24。在AlInP層24與GaP窗口層16之間放置一級化區域22。級化區域22包含一鄰近AlInP層24的第一區域30和一鄰近視窗層16的第二區域32。該等級化分佈在區域30和32中是不同的。
圖6說明鋁成分是根據圖5之一裝置之一實例之一部分的位置的函數。圖6的左手邊顯示該均勻之高Al成分的AlInP層24。在級化區域22的該第一區域30中，該Al成分從AlInP層24的成分被級化到通常是在一四元層中一較低的Al成分。在級化區域22的該第二區域32中，該Al成分從在第一區域30之該四元成分的成分被級化到在具有窗口層16之該介面之一具有很少或沒有Al的成分，通常是InGaP。圖6中所說明之區域30和32中的兩種級化分佈是線性單調級化。在第二級化區域32中的該成分比在第一級化區域30中的該成分改變得更快。
一包含多個具有不同級化分佈的區域的級化區域(如圖6中所說明的該裝置)要求在短波長發光的裝置。短波長更容易由在級化區域22中的該等最低Al成分吸收。該Al成分被逐漸級化到不會吸收在第一區域30中的光(即該發光層成分)的該最低Al成分，然後經由在第二區域32中的該等吸收成分被快速級化。第一區域30一般是比第二區域32更厚。在一些裝置中，第二區域32是在第一區域30的厚度的5-15%之間。例如，第一區域30可能是在100與500nm厚度之間，以及通常是在300與400nm厚度之間。第二區域32可能是在2與50nm厚度之間，以及通常是在20與40nm厚度之間。
圖7說明帶隙是根據圖5的一裝置的一實例的一部分的位置的函數。在圖5和6中的該等級化成分區域導致級化帶隙分佈，該等帶隙分佈至少部分消除了在圖3中的該能量障壁。圖7中所示的該帶隙分佈是從級化區域22的第一區域30(其對於由該發光層發射的光基本上是透明的)和級化區域22的第二區域32(其對於由該發光層發射的光基本上是吸收的)構造。
該活性區域之該等發光層的成分是(Alx
Ga1-x
)y
In1-y
P，其中y~0.5。一發淡黃色光的裝置可具有一在x=0.3之該發光層中的Al成分。在第一區域30中，於100-400nm之一厚度上，該成分從Al0.5
In0.5
P被級化到(Al0.3
Ga0.7
)0.5
In0.5
P。在第二區域32中，於10-40nm之一厚度上，該成分從(Al0.3
Ga0.7
)0.5
In0.5
P被級化到InGaP。一發橙色光的裝置可具有一在x=0.1-0.15之該發光層中的Al成分。在第一區域30中，於100-400nm之一厚度上，該成分從Al0.5
In0.5
P被級化到(Al0.15
Ga0.85
)0.5
In0.5
P。在第二區域32中，於2-40nm之一厚度上，該成分從(Al0.15
Ga0.85
)0.5
In0.5
P被級化到InGaP。一發紅光的裝置可具有一在x=0.05-0.1之該發光層中的Al成分。在第一區域30中，於100-400nm之一厚度上，該成分從Al0.5
In0.5
P被級化到(Al0.1
Ga0.9
)0.5
In0.5
P。在第二區域32中，於2-40nm之一厚度上，該成分從(Al0.1
Ga0.9
)0.5
In0.5
P被級化到InGaP。
在本發明之一第三實施例中，於該上限制層與該視窗層之間放置一級化區域，並從該裝置省略圖4和5的AlInP限制層24。圖8說明根據該第三實施例之一裝置的一部分。在該活性區域28上形成一上限制層26。上限制層一般是一晶格匹配四元層，即(Alx
Ga1-x
)y
In1-y
P，其中y~0.5。在限制層26中之該Al成分一般是，通常是。在上限制層26與視窗層16之間放置一級化區域34。在級化區域34中之該Al成分從上限制層26之該成分被級化到在鄰近視窗層16之該部分中的零。級化區域34可能(例如)在一些裝置中是100-500nm厚，且在一些裝置中是300-400nm厚。
隨著在一層中的Al成分增加，該層的帶隙增加且因此該層限制載子的能力增加。當省略AlInP層24時，該四元上限制層必須具有足夠高的Al成分，以提供充分的載子限制。該活性區域28之該等發光層中的該Al成分x與該上限制層26中的該Al成分x之間的差在一些實施例中是，在一些實施例中是，而在一些實施例中是。例如，一發淡黃色光的裝置可具有一(Al0.3
Ga0.7
)0.5
In0.5
P成分的發光層。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.7或(Al0.7
Ga0.3
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.8或(Al0.8
Ga0.2
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.9或(Al0.9
Ga0.1
)0.5
In0.5
P。一發紅光的裝置可具有一(Al0.05
Ga0.95
)0.5
In0.5
P成分的發光層。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.45或(Al0.45
Ga0.55
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.55或(Al0.55
Ga0.45
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.65或(Al0.65
Ga0.35
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，該上限制層中的該Al成分是至少x=0.8或(Al0.8
Ga0.2
)0.5
In0.5
P。
在本發明的一第四實施例中，在該活性區域的該n型側上在該蝕刻終止層與該下限制層之間放置一級化區域。圖9說明根據該第四實施例的一結構的一部分。在一生長基板10(通常是GaAs)上生長一蝕刻終止結構36。在蝕刻終止結構36上生長一級化區域38，接著是下限制層40、活性區域28和上限制層26。在上限制層26上可生長在以上該等實施例中所描述的該等級化結構的任何一個，接著是視窗層16(在圖9中未顯示)。
蝕刻終止結構36可能例如是一或多個例如由一GaAs層分開的蝕刻終止層。蝕刻終止層可能例如是InGaP。蝕刻終止結構的頂層是一蝕刻終止層(通常是InGaP)。
在級化區域中的該成分從該頂部蝕刻終止層的該成分被級化到下限制層的該成分。例如，下限制層一般是一晶格匹配四元層，即(Alx
Ga1-x
)y
In1-y
P，其中y~0.5。在下限制層40中的該Al成分一般是，通常是。級化區域38可能例如在一些裝置中是40-100nm厚以及在一些裝置中是100-300nm厚。
由於上述的該上限制層，該四元下限制層必須具有足夠高的Al成分以提供充分的載子限制。在該活性區域28的該等發光層中的該Al成分x與在該下限制層40中的該Al成分x之間的差在一些實施例中是，在一些實施例中是以及在一些實施例中是。例如，一發淡黃色光的裝置可具有一(Al0.3
Ga0.7
)0.5
In0.5
P成分的發光層。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.65或(Al0.65
Ga0.35
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.8或(Al0.8
Ga0.2
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.9或(Al0.9
Ga0.1
)0.5
In0.5
P。一發紅光的裝置可具有一(Al0.05
Ga0.95
)0.5
In0.5
P成分的發光層。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.4或(Al0.4
Ga0.6
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.55或(Al0.55
Ga0.45
)0.5
In0.5
P。在一些實施例中，在該下限制層中的該Al成分是至少x=0.65或(Al0.65
Ga0.35
)0.5
In0.5
P。
該n型下限制層的該Al成分可能是低於該p型上限制層的該Al成分。
可組合上述的該等實施例。例如，在該第三及/或第四實施例中所描述的該級化區域可包含具有不同級化分佈的區域，如在該第二實施例中所描述。一裝置可包含在該活性區域的該n型和p型側上的級化區域。
雖然以上實例描述具有線性級化分佈的區域，如此處所使用，該術語「級化區域」是指包括以除了在成分中的一單一步驟以外的任何方式實現成分改變的任何結構。在一實例中，該級化區域是一層堆疊，該等層的每個具有一與鄰近它的任何層都不同的成分。如果該等層是可分解厚度的，該級化區域被稱為一步階級化或指數級化區域。由於單獨層的厚度接近零的該限制，該級化區域被稱為一連續級化區域。組成該級化區域的該等層可被配置成形成在成分對厚度中的各種分佈，包含但不限於線性級化、抛物線性級化和冪函數性級化。此外，級化區域並不限於一單一級化分佈，而是可包含具有不同級化分佈的部分和具有基本上恆定的成分的一或多個部分。
在圖4、5、7、8和9中所說明的該等結構可被處理成如在圖2及附文中所說明和描述的透明基板裝置。例如，經由一蝕刻移走該生長基板，該蝕刻在一蝕刻終止結構上終止。該等半導體層然後被連接到一透明基板，並且在該裝置的兩側上形成接觸。另外，在圖4、5、7、8和9中所說明的該等結構可被處理成覆晶裝置，其中該等半導體層的一部分被蝕刻掉以顯示一p型或n型層，然後在該裝置的同一側上形成該p型和n型接觸。
圖10是一封裝的發光裝置的分解圖，如在美國專利6,274,924中更詳細地描述。一散熱活塞100被放置到一插入式模塑引線中。該插入式模塑引線例如是一模塑在一金屬框106周圍的塑膠填充材料105，該金屬框提供一電氣路徑。活塞100可包含一可選的反射杯102。該發光裝置晶粒104(其可能是在以上該等實施例中所描述的該等裝置的任何一個)經由一導熱子固定件103被直接或間接地安裝到活塞100。可增加一蓋子108，該蓋子可能是一光學透鏡。
雖然已經詳細本發明，但是熟習此項技術者將明白，在不偏離此處所描述本發明概念的精神下可對本發明作修飾。因此，並不意為本發明的範圍僅限於說明和描述的該等具體實施例。
10．．．半導體基板
12．．．蝕刻終止層
14．．．裝置層
16．．．窗口層
18．．．透明基板
19．．．介面
20．．．能量障壁
22．．．級化區域
24．．．AlInP限制層
26．．．上限制層
28．．．活性區域
30．．．第一區域
32．．．第二區域
34．．．級化區域
36．．．蝕刻終止結構
38．．．級化區域
40．．．下限制層
100．．．散熱活塞
102．．．反射杯
103．．．導熱子固定件
104．．．發光裝置晶粒
105．．．塑膠填充材料
106．．．金屬框
108．．．蓋子
圖1說明先前技術的一生長在一吸收基板上的AlGaInP LED裝置。
圖2說明先前技術的一透明基板AlGaInP LED。
圖3是在一AlGaInP限制層與一GaP視窗層之間的該介面的能帶圖。
圖4說明一裝置的一部分，該裝置具有一放置在一AlInP限制層與該視窗層之間的級化區域。
圖5說明一裝置的一部分，該裝置具有一包含多個具有不同級化分佈的區域的級化區域。
圖6是Al成分是圖5中所說明的該結構的一部分的位置的函數的圖。
圖7是帶隙是圖5中所說明的該結構的一部分的位置的函數的圖。
圖8說明一裝置的一部分，該裝置具有一放置在一四元限制層與該視窗層之間的級化區域。
圖9說明一裝置的一部分，該裝置具有一放置在一蝕刻終止結構與一四元限制層之間的級化區域。
圖10是一封裝的發光裝置的分解圖。
16．．．窗口層
22．．．級化區域
24．．．AlInP限制層
26．．．上限制層
28．．．活性區域
Claims (18)
- 一種發光裝置，其包括：一半導體結構，其包括一放置在一n型區域與一p型區域之間之III-P發光層；一GaP窗口層；及一放置在該p型區域與該GaP視窗層之間之級化(graded)區域，其中在該級化區域中級化鋁成分，且該級化區域具有一至少150nm的厚度，其中該級化區域包括具有相異級別化(grading)分佈(profile)之至少兩部分。
- 如請求項1之裝置，其中該級化區域中之鋁成分從在該p型區域中之一成分被級化到零。
- 如請求項1之裝置，其中該p型區域包括一與該級化區域直接接觸之(Alx Ga1-x )y In1-y P層，其中x0.4。
- 如請求項1之裝置，其中該p型區域包括一與該級化區域直接接觸之AlInP層。
- 如請求項1之裝置，其中該級化區域是一第一級化區域，該裝置進一步包括：一蝕刻終止層；及一放置在該蝕刻終止層與該n型區域之間之第二級化區域，其中在該第二級化區域中級化鋁成分。
- 如請求項5之裝置，其中在該第二級化區域中之鋁成分從零被級化到在該n型區域中之一成分。
- 如請求項5之裝置，其中一與該級化區域直接接觸之蝕刻終止層是InGaP，且一與該級化區域直接接觸之n型層 是(Alx Ga1-x )y In1-y P，其中x0.4。
- 如請求項5之裝置，其中該第二級化區域之一厚度是大於40nm。
- 如請求項1之裝置，其中在該級化區域中之鋁成分從在該p型區域中之一成分被級化到一非零值。
- 如請求項1之裝置，其中在該級化區域中之銦成分從一與GaAs晶格匹配之成分改變到一與GaAs不晶格匹配之成分。
- 一種發光裝置，其包括：一半導體結構，其包括一放置在一n型區域與一p型區域之間之III-P發光層；一GaP窗口層；及一放置在該p型區域與該GaP視窗層之間之級化區域，其中：在該級化區域中級化鋁成分；及該級化區域包括一具有一第一級化分佈之第一部分和一具有一第二級化分佈之第二部分。
- 如請求項11之裝置，其中該級化區域具有一至少100nm的厚度。
- 如請求項11之裝置，其中該級化區域具有一至少300nm的厚度。
- 如請求項11之裝置，其中：該第一部分毗鄰該p型區域，且該第二部分毗鄰該視窗層； 在該第一部分中之一鋁成分從在該p型區域中之一鋁成分被級化到在該發光層中之一鋁成分；以及在該第二部分中之一鋁成分從在該發光層中之一鋁成分被級化到一比在該發光層中之該鋁成分更少的鋁成分。
- 如請求項14之裝置，其中在該第二部分中之該鋁成分從在該發光層中之一鋁成分被級化到零。
- 如請求項11之裝置，其中該第一部分是比該第二部分更厚。
- 如請求項11之裝置，其中代表該第二部分之鋁成分是位置之函數之一線的斜率比該第一部分更陡。
- 如請求項11之裝置，其中：該第一部分對於由該發光層發出的光基本上是透明的；以及該第二部分對於由該發光層發出的光基本上是吸收的。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/139,999 US8507929B2 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Semiconductor light emitting device including graded region |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201017929A TW201017929A (en) | 2010-05-01 |
| TWI487135B true TWI487135B (zh) | 2015-06-01 |
Family
ID=41119958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW098119810A TWI487135B (zh) | 2008-06-16 | 2009-06-12 | 具有級化區域的半導體發光裝置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8507929B2 (zh) |
| EP (1) | EP2289117B1 (zh) |
| JP (1) | JP5643751B2 (zh) |
| KR (2) | KR101870095B1 (zh) |
| CN (2) | CN102067342A (zh) |
| TW (1) | TWI487135B (zh) |
| WO (1) | WO2010004454A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5852660B2 (ja) | 2010-10-12 | 2016-02-03 | アライアンス フォー サステイナブル エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 高効率なオプトエレクトロニクスのための大きなバンドギャップをもつｉｉｉ−ｖ族化合物 |
| JP5758257B2 (ja) * | 2011-09-30 | 2015-08-05 | シャープ株式会社 | 化合物半導体太陽電池製造用積層体、化合物半導体太陽電池およびその製造方法 |
| KR101944409B1 (ko) * | 2012-06-08 | 2019-04-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 |
| US9406835B2 (en) * | 2012-07-05 | 2016-08-02 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting diode with light emitting layer containing nitrogen and phosphorus |
| CN108140695B (zh) | 2015-09-17 | 2021-02-09 | 晶体公司 | 包含二维空穴气体的紫外发光器件 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015805A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Hitachi Cable Ltd | ＡｌＧａＩｎＰ系発光素子及び発光素子用エピタキシャルウェハ |
| US20020104996A1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-08 | Li-Hsin Kuo | Semiconductor light emitting diode on a misoriented substrate |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0540799A1 (en) | 1991-11-04 | 1993-05-12 | International Business Machines Corporation | Improved AlGaInP diodes emitting visible light |
| JPH0661525A (ja) | 1992-08-07 | 1994-03-04 | Hitachi Ltd | 発光ダイオード |
| US6784463B2 (en) | 1997-06-03 | 2004-08-31 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices |
| US6064076A (en) | 1998-05-20 | 2000-05-16 | Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. | Light-emitting diode having a transparent substrate |
| US6100544A (en) * | 1998-05-20 | 2000-08-08 | Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. | Light-emitting diode having a layer of AlGaInP graded composition |
| JP3061653U (ja) * | 1998-05-29 | 1999-09-24 | 全新光電科技股▲ふん▼有限公司 | 透光基板を有する発光ダイオ―ド |
| CN1149684C (zh) * | 1998-09-21 | 2004-05-12 | 国联光电科技股份有限公司 | 高亮度发光二极管 |
| US20010047751A1 (en) | 1998-11-24 | 2001-12-06 | Andrew Y. Kim | Method of producing device quality (a1) ingap alloys on lattice-mismatched substrates |
| GB2344457B (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
| JP2000307148A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-11-02 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウエハおよび発光素子 |
| US20020145146A1 (en) * | 1999-04-27 | 2002-10-10 | Kenji Shibata | LED of AlGaInP system and epitaxial wafer used for same |
| JP3782357B2 (ja) * | 2002-01-18 | 2006-06-07 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子の製造方法 |
| AU2003261347A1 (en) | 2002-08-02 | 2004-03-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Yellow-green light emitting diodes and laser based on strained-ingap quantum well grown on a transparent indirect bandgap substrate |
| US7528417B2 (en) * | 2003-02-10 | 2009-05-05 | Showa Denko K.K. | Light-emitting diode device and production method thereof |
| JP2005079152A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2006032837A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JP4786202B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2011-10-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2007123436A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US7692203B2 (en) | 2006-10-20 | 2010-04-06 | Hitachi Cable, Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| US8692286B2 (en) * | 2007-12-14 | 2014-04-08 | Philips Lumileds Lighing Company LLC | Light emitting device with bonded interface |
-
2008
- 2008-06-16 US US12/139,999 patent/US8507929B2/en active Active
-
2009
- 2009-06-10 KR KR1020177008303A patent/KR101870095B1/ko active IP Right Grant
- 2009-06-10 JP JP2011513108A patent/JP5643751B2/ja active Active
- 2009-06-10 WO PCT/IB2009/052484 patent/WO2010004454A1/en active Application Filing
- 2009-06-10 EP EP09786420.1A patent/EP2289117B1/en active Active
- 2009-06-10 CN CN2009801226445A patent/CN102067342A/zh active Pending
- 2009-06-10 KR KR1020117001079A patent/KR101722110B1/ko active IP Right Grant
- 2009-06-10 CN CN201510975027.7A patent/CN105355746B/zh active Active
- 2009-06-12 TW TW098119810A patent/TWI487135B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015805A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Hitachi Cable Ltd | ＡｌＧａＩｎＰ系発光素子及び発光素子用エピタキシャルウェハ |
| US20020104996A1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-08 | Li-Hsin Kuo | Semiconductor light emitting diode on a misoriented substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090309111A1 (en) | 2009-12-17 |
| US8507929B2 (en) | 2013-08-13 |
| WO2010004454A1 (en) | 2010-01-14 |
| KR101722110B1 (ko) | 2017-03-31 |
| KR20110030595A (ko) | 2011-03-23 |
| JP2011524632A (ja) | 2011-09-01 |
| EP2289117B1 (en) | 2018-08-08 |
| CN105355746B (zh) | 2021-05-11 |
| TW201017929A (en) | 2010-05-01 |
| CN105355746A (zh) | 2016-02-24 |
| EP2289117A1 (en) | 2011-03-02 |
| JP5643751B2 (ja) | 2014-12-17 |
| KR20170052602A (ko) | 2017-05-12 |
| KR101870095B1 (ko) | 2018-06-22 |
| CN102067342A (zh) | 2011-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2412505C2 (ru) | Iii-нитридное светоизлучающее устройство со светоизлучающей областью с двойной гетероструктурой | |
| US7863631B2 (en) | A1InGaP LED having reduced temperature dependence | |
| TWI430468B (zh) | 包含電流散佈層的半導體發光裝置 | |
| US8410490B2 (en) | LED with current confinement structure and surface roughening | |
| TWI487135B (zh) | 具有級化區域的半導體發光裝置 | |
| TWI460883B (zh) | 具有結合介面之發光裝置 | |
| TWI597862B (zh) | 具阻障層的光電半導體元件 | |
| US20090146163A1 (en) | High brightness light emitting diode structure | |
| JP6153351B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| US8742395B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US20090309123A1 (en) | Light-emitting device | |
| JP6697020B2 (ja) | 窒素及びリンを含有する発光層を有する発光ダイオード | |
| Zhang et al. | The study on LED droop of flip-chip GaN LED | |
| KR20140069487A (ko) | 발광소자 |