发明名称 氮化镓系列Ⅲ-V族化合物半导体发光元件
摘要 一种氮化镶(GaN)系列III-V族半导体发光元件(LED),将一p电极与一n电极设计于一n型透明半导体基板的不同面,且该p电极为一反射镜电极(mirror electrode)用以反射该发光元件所产生的光,因此可简化制程,并同时增加该发光元件的发光效率。另外,该n型透明半导体基板之侧面可为倾斜面,且该n型半导体基板的一电极接触面以及该侧面可为粗糙化之表面,如此可减少该GaN LED的内部全反射,亦可提高发光效率。
申请公布号 TW475276 申请公布日期 2002.02.01
申请号 TW089123451 申请日期 2000.11.07
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 何晋国;潘锡明;邱建嘉
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人
主权项 2.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面上,并具有一n透明导电膜,该n透明导电膜与该n型透明半导体基板形成低电阻欧姆接触。3.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之材质系选自n-GaN、n-ZnO、n-SiC,n-LiAlO2.n-LiGaO,所组成之族群中的任何一种。4.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该半导体元件结构至少具有一组p-njunction。5.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该p透明接触电极膜为p型氧化物半导体(p-type metal oxidesemiconductor)或是p型氧化物半导体与贵金属(noblemetal)混合材料。6.如申请专利范围第5项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该p型氧化物系选自MnO、FeO、CoO、NiO、PdO、MoO2.MnO2.Fe2O3.Co3O4.Cr2O3.CrO2.Rh2O3.CuAlO2.SrCu2O2等所组成之族群中的任何一种。7.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该金属p电极系选自Au、Al、Mg、Pt、Pd、Ag、Co、Ni、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、所组成之族群中的任何一种。8.如申请专利范围第2项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n透明导电膜为透明导电氧化物。9.如申请专利范围第8项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该透明导电氧化物系选自ITO、ZnO、SnO2.In2O3.Tl2O3.CdO、In4Sn3O12.ZnSnO3.SnZn2O4.Zn2In2O5.ZnGa2O4.CdSb2O6.GaInO3.MgInO4.AgInO2.MIn2O4(M=Mg、Ca、Sr、Ba)等所组成之族群中的任何一种重搀杂之n型半导体氧化物。10.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该金属n电极系选自Ag、Al、Pt、Pd、Au、Co、Ni、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Cu所组成之族群中的任何一种。11.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面可全部或部份粗糙化,平均粗糙度≧300埃。12.如申请专利范围第1项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之侧面具有倾斜面。13.如申请专利范围第12项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面大于该磊晶面。14.如申请专利范围第12项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面小于该磊晶面。15.如申请专利范围第14项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面与该侧面可全部或部份粗糙化,平均粗糙度≧300埃。16.如申请专利范围第14项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面上,并具有一n透明导电膜,该n透明导电膜与该n型透明半导体基板形成低电阻欧姆接触。17.如申请专利范围第16项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n透明导电膜延伸至该n型透明半导体基板之该侧面。18.一种氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,包括:一n型透明半导体基板,具有一磊晶面以及一电极接触面;一半导体元件结构,成长于该n型透明半导体基板之该磊晶面上,该半导体元件结构至少包含:一n型氮化镓系列III-V族化合物半导体;以及一p型氮化镓系列III-V族化合物半导体,其外层具一p型AlxGayInzN/AlpGaqInrN超晶格半导体,其中0≦x,y,z,p,q,r≦1,x+y+z=1,p+q+r=1,AlxGayInzN的能隙大于AlpGaqInrN,且最外层为AlpGaqInrN;一反射镜金属p电极,形成于该p型AlxGayInzN/AlpGaqInrN超晶格半导体之该最外层AlpGaqInrN表面上;以及一金属n电极,形成于该电极接触面上。19.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面上,并具有一n透明导电膜,该n透明导电膜与该n型透明半导体基板形成低电阻欧姆接触。20.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之材质系选自n-GaN、n-ZnO、n-SiC、n-LiAlO2.n-LiGaO2所组成之族群中的任何一种。21.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该半导体元件结构至少具有一组p-n junction。22.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该反射镜金属p电极系选自Ag、Al、Mg、Pt、Pd、Au、Co、Ni、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、所组成之族群中的任何一种。23.如申请专利范围第19项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n透明导电膜为透明导电氧化物。24.如申请专利范围第23项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n透明导电氧化物系选自ITO、ZnO、SnO2.In2O3.Tl2O3.CdO、In4Sn3O12.ZnSnO3.SnZn2O4.Zn2In2O5.ZnGa2O4.CdSb2O6.GaInO3.MgInO4.AgInO2.MIn2O4(M=Mg、Ca、Sr、Ba)等所组成之族群中的任何一种重搀杂之n型半导体氧化物。25.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该金属n电极系选自Au、Al、Pt、Pd、Ag、Co、Ni、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Cu所组成之族群中的任何一种。26.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面可全部或部份粗糙化,平均粗糙度≧300埃。27.如申请专利范围第18项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之侧面具有倾斜面。28.如申请专利范围第27项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面大于该磊晶面。29.如申请专利范围第28项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面小于该磊晶面。30.如申请专利范围第29项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面与该侧面可全部或部份粗糙化,平均粗糙度≧300埃。31.如申请专利范围第29项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n型透明半导体基板之该电极接触面上,并具有一n透明导电膜,该n透明导电膜与该n型透明半导体基板形成低电阻欧姆接触。32.如申请专利范围第31项所述之氮化镓系列III-V族化合物半导体发光元件,其中该n透明导电膜延伸至该n型透明半导体基板之该侧面。图式简单说明:第1图,绘示一种习知的GaN LED发光元件剖面示意图,该发光元件的p电极与n电极在基板的同一面,且该p电极为薄金属电极。第2A图,绘示根据本发明的一种GaN LED发光元件剖面示意图,该发光元件的p电极与n电极在基板的不同面,且该p电极为一反射镜电极,位于该发光元件的p型GaN半导体层上并形成有一p透明接触电极膜。第2B图,绘示根据本发明的一种GaN LED发光元件剖面示意图,该反射镜p电极直接形成于该发光元件的p型GaN半导体层之AlxGayInzN/AlpGaqInrN超晶格半导体表面上。第3图,绘示根据本发明的一种GaN LED发光元件剖面示意图,该透明导电基板的电极接触面被粗糙化。第4图,绘示根据本发明的一种GaN LED发光元件剖面示意图,该透明导电基板的电极接触面被粗糙化,其上并形成有一n透明导电膜。第5A、5B图,绘示根据本发明的GaN LED发光元件剖面示意图,该透明导电基板的侧面具有倾斜面,且电极接触面小于磊晶面。第6图,为「第5A图」所示之GaN LED发光元件的该电极接触面加以粗糙化,其上并形成一n透明导电膜。第7图,为「第5A图」所示之GaN LED发光元件的该电极接触面上形成有n透明导电膜且延伸至该透明导电基板的侧面。第8图,为「第7图」所示之GaN LED发光元件的该透明导电基板的电极接触面与侧面被粗糙化。第9图,绘示根据本发明的一种GaN LED发光元件剖面示意图,该透明导电基板的侧面为倾斜面,且电极接触面大于磊晶面。第10图,为「第9图」所示之GaN LED发光元件的该透明导电基板的电极接触面被粗糙化,其上并形成有一n透明导电膜。
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