TWI566428B - 水平式氮化物發光二極體 - Google Patents

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邱裕中
王俊凱
林冠緯
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南臺科技大學
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水平式氮化物發光二極體
本發明係有關於一種水平式氮化物發光二極體，尤其是指一種可以減少磊晶成長的時間，以減少製作的複雜性及提升元件穩定性之水平式氮化物發光二極體者。
按，Ⅲ-V族發光二極體是由Ⅲ族化學元素和V族化學元素結合而成，其中，Ⅲ族化學元素為：鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)，V族化學元素為：為氮(N)、磷(P)、砷(As)；當在Ⅲ-V族的發光二極體兩電極間施加電壓，便能令電子與電洞注入於主動層中並相互復合，而復合時剩下的能量即以光的形式激發釋出，而達成發光效果。
以上述Ⅲ-V族發光二極體中的氮化鎵發光二極體晶粒的製作方法為例，需要先進行磊晶成長，也就是在基板上成長P型及N型半導體，常見的成長方法為有機金屬化學氣相沉積法(metal organic chemical-vapor deposition，MOCVD)；成長完氮化鎵磊晶片後，接著進行晶粒製程，把磊晶片製成一顆顆的發光二極體晶粒供下游封裝。
請參看第一圖所示，即係揭示傳統的Ⅲ-V族發光二極體中的氮化鎵發光二極體水平元件結構。該氮化鎵發光二極體(1)之結構從上而下分別為透明傳導層(11)、p型半導體層(12)、 主動層(13)、n型半導體層(14)、未摻雜半導體層(15)、緩衝層(16)以及基板(17)，於該透明傳導層(11)及該n型半導體層(14)裸露之表面，利用蒸鍍或濺鍍方式分別沉積p型金屬電極(18)及n型金屬電極(19)。
由以上之說明可知，由於在成長水平式之Ⅲ-V族發光二極體時，於成長完緩衝層之後，均會再成長幾個μm厚度的未摻雜半導體層，以改善緩衝層的結晶性及平坦度不佳的問題。
然而，正因為傳統之成長技術必須在完成成長該緩衝層之後，再成長未摻雜半導體層，才能接著成長n型半導體層，以致增加Ⅲ-V族發光二極體的製造流程，而繁雜的製造流程也可能進一步導致元件穩定性不佳之問題。
本發明之主要目的，係提供一種水平式氮化物發光二極體，主要係藉由能在以氮化鋁、氮化銦或氮化鎵等材料系列其中之一的薄膜所形成之緩衝層上直接成長半導體層，而不需先成長未摻雜半導體層後再成長半導體層，以藉此減少磊晶成長的時間，並能因此進一步減少氮化物發光二極體製作的複雜性，同時提升氮化物發光二極體的元件穩定性。
上述本發明氮化物發光二極體的主要目的與功效，是由以下之具體技術手段所達成：一種水平式氮化物發光二極體，其結構由上而下分別為透明傳導層、第一半導體層、主動層、第二半導體層、緩衝層以及基板，於該透明傳導層及該第二半導體層裸露之表面，利用蒸鍍或濺鍍方式分別沉積第一金屬電極及第二金屬電極；其中，該緩衝層是由沉積於該基板上而以氮化鋁、氮化銦或氮化鎵等材料系列其中之一的薄膜所形成，並且於上方直接接觸該第二半導體層。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，基板之材質係選自藍寶石基板、半導體基板或金屬基板其中之一。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該半導體基板為矽半導體基板、碳化矽半導體基板、砷化鎵半導體基板或氧化鋅半導體基板其中之一。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層沉積於該基板上之技術是採用濺鍍技術、單元子層沉積系統(ALD)或分子束磊晶系統(MBE)其中之一。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層之厚度為幾個nm至幾千個nm。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層成長溫度範圍為300℃~1000℃。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層成長溫度為固定溫度或漸變溫度其中之一。
如上所述之水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層為非晶性、多晶性、單晶性或不同晶相交替堆疊之薄膜其中之一。
<本發明>
(2)‧‧‧氮化物發光二極體
(21)‧‧‧透明傳導層
(22)‧‧‧第一半導體層
(23)‧‧‧主動層
(24)‧‧‧第二半導體層
(25)‧‧‧緩衝層
(26)‧‧‧基板
(27)‧‧‧第一金屬電極
(28)‧‧‧第二金屬電極
<現有>
(1)‧‧‧氮化鎵發光二極體
(11)‧‧‧透明傳導層
(12)‧‧‧p型半導體層
(13)‧‧‧主動層
(14)‧‧‧n型半導體層
(15)‧‧‧未摻雜半導體層
(16)‧‧‧緩衝層
(17)‧‧‧基板
(18)‧‧‧p型金屬電極
(19)‧‧‧n型金屬電極
第一圖：現有水平型氮化物發光二極體的結構圖
第二圖：本發明水平型氮化物發光二極體的結構圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：請參看第二圖所示，其係揭示本發明之水平式氮化物發光二極體的結構圖。該水平式氮化物發光二極體(2)由上而下依序包括有一透明傳導層(21)、一第一半導體層(22)、一主動層 (23)、一第二半導體層(24)、一緩衝層(25)以及一基板(26)，於該透明傳導層(21)及該第二半導體層(24)裸露之表面，利用蒸鍍或濺鍍方式分別沉積第一金屬電極(27)及第二金屬電極(28)；其中：該基板(26)之材質係選自藍寶石基板、半導體基板或金屬基板其中之一；且該半導體基板係可進一步為矽半導體基板、碳化矽半導體基板、砷化鎵半導體基板或氧化鋅半導體基板其中之一。
該緩衝層(25)是利用濺鍍技術、單元子層沉積系統(ALD)或分子束磊晶系統(MBE)其中之一之方式，並以氮化鋁、氮化銦或氮化鎵等系列材料其中之一沉積於該基板(26)上的薄膜所形成，並且於上方直接接觸該第二半導體層；且該緩衝層(25)之厚度為幾個nm至幾千個nm，而其成長溫度範圍為300℃~1000℃，該緩衝層(25)成長溫度為固定溫度或漸變溫度其中之一；此外，該緩衝層(25)為非晶性、多晶性、單晶性或不同晶相交替堆疊之薄膜其中之一。
以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(2)‧‧‧氮化物發光二極體
(21)‧‧‧透明傳導層
(22)‧‧‧第一半導體層
(23)‧‧‧主動層
(24)‧‧‧第二半導體層
(25)‧‧‧緩衝層
(26)‧‧‧基板
(27)‧‧‧第一金屬電極
(28)‧‧‧第二金屬電極

Claims (9)

  1. 一種水平式氮化物發光二極體，其結構由上而下分別為一透明傳導層、一第一半導體層、一主動層、一第二半導體層、一緩衝層以及一基板，於該透明傳導層裸露之表面沉積一第一金屬電極，該第二半導體層裸露之表面沉積一第二金屬電極；其中，該緩衝層是由沉積於該基板上而以氮化鋁、氮化銦或氮化鎵等材料系列其中之一的薄膜所形成，並且於上方直接接觸該第二半導體層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該基板之材質係選自藍寶石基板、半導體基板或金屬基板其中之一。
  3. 如申請專利範圍第3項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該半導體基板為矽半導體基板、碳化矽半導體基板、砷化鎵半導體基板或氧化鋅半導體基板其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層沉積於該基板上之技術是採用濺鍍技術、單元子層沉積系統(ALD)或分子束磊晶系統(MBE)其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層之厚度為幾個nm至幾千個nm。
  6. 如申請專利範圍第5項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層成長溫度範圍為300℃~1000℃。
  7. 如申請專利範圍第6項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層成長溫度為固定溫度或漸變溫度其中之一。
  8. 如申請專利範圍第7項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層為非晶性、多晶性、單晶性或不同晶相交替堆疊之薄膜其中之一。
  9. 如申請專利範圍第5項所述水平式氮化物發光二極體，其中，該緩衝層為非晶性、多晶性、單晶性或不同晶相交替堆疊之薄膜其中之一。
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TWI792547B (zh) * 2021-09-09 2023-02-11 國立中山大學 氮化物多孔單晶膜的製造方法

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TW200924231A (en) * 2007-11-23 2009-06-01 Epistar Corp Semiconductor device
TW201308663A (zh) * 2011-08-08 2013-02-16 Iljin Materials Co Ltd Kr 漏電阻斷效果優秀的氮化物半導體發光器件及其製備方法

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