高亮度氮化镓系发光二极体结构

摘要

本发明提出一种高亮度氮化镓系发光二极体的结构，可以有效提高氮化镓系发光二极体的发光效率与亮度。本发明所提出的氮化镓系发光二极体，其结构与知的氮化镓系发光二极体最主要的差异，是在知氮化镓系发光二极体结构中的p型接触层之上，利用氮化矽、氮化镁、或有矽与镁高掺杂的氮化铝铟镓，以有机金属气相沈积法形成一遮罩缓冲层。此遮罩缓冲层系一包含有多个随机分布的群聚的遮罩。然后再成长一由p型氮化铝铟镓所构成的p型粗糙接触层。此p型粗糙接触层并非直接成长在遮罩缓冲层之上，而是由遮罩缓冲层的遮罩未遮盖的下方p型接触层之上表面开始成长，向上延伸直到超越过遮罩缓冲层的遮罩一定高度后便停止成长。此一结构可以使氮化镓系发光二极体的表面被粗糙化，避免氮化镓系发光二极体较空气为高的折射率而导致内部全反射，进而提升氮化镓系发光二极体的外部量子效率以及发光效率。

主权项

1.一种高亮度氮化镓系发光二极体结构,包括:一基板,其系由氧化铝单晶(Sapphire)、6H-SiC、4H-SiC、Si、ZnO、GaAs、尖晶石(MgAl2O4)、与一晶格常数接近于氮化物半导体之单晶氧化物之一所制成;一缓冲层,系位于该基板之一侧面之上,由有一特定组成的氮化铝镓铟(AlaGabIn1-a-bN, 0≦a,b<1, a+b≦1)所构成;一n型接触层,系位于该缓冲层之上,由一氮化镓系材质构成;一主动层,系位于该n型接触层之上,由氮化铟镓所构成;一负电极,系位于该n型接触层未被该主动层覆盖之上表面上;一p型被覆层,系位于该主动层之上,由p型氮化镓系材质所构成;一p型接触层,系位于该p型被覆层之上,由p型氮化镓所构成;一遮罩缓冲层,系位于该p型接触层之上,厚度介于5~ 100之间,为一包含有复数个随机分布之二元氮化物群聚之遮罩;一p型粗糙接触层,由p型氮化铝铟镓(AleInfGa1-e-fN, 0≦e,f<1, e+f≦1)所构成,系位于该遮罩缓冲层之遮罩所未遮盖之该p型接触层之上表面上,向上延伸一介于500~ 10000之间之一厚度,超越过但未覆盖该遮罩缓冲层之遮罩;一透明导电层,系置于该p型粗糙接触层之上、且覆盖其部份表面之一金属导电层与一透明氧化层二者之一该金属导电层系由Ni/Au合金,Ni/Pt合金,Ni/Pd合金,Pd/Au合金,Pt/Au合金,Cr/Au合金,Ni/Au/Be合金,Ni/Cr/Au合金,Ni/Pt/Au合金,Ni/Pd/Au合金其中之一所构成,该透明氧化层系由ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2、SrCu2O2其中之一所构成;以及一正电极,系位于该p型粗糙接触层之上、未被该透明导电层覆盖之表面上,由Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx(x≧0)、WSiy(y≧0)其中之一所构成。2.如申请专利范围第1项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该二元氮化物系具有一特定组成之氮化矽(SicNd, c,d≧1)。3.如申请专利范围第1项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该二元氮化物系具有一特定组成之氮化镁(MggNh, g,h≧1)。4.一种高亮度氮化镓系发光二极体结构,包括:一基板,其系由氧化铝单晶(Sapphire)、6H-SiC、4H-SiC、Si、ZnO、GaAs、尖晶石(MgAl2O4)、与一晶格常数接近于氮化物半导体之单晶氧化物之一所制成;一缓冲层,系位于该基板之一侧面之上,由有一特定组成的氮化铝镓铟(AlaGabIn1-a-bN, 0≦a,b<1, a+b≦1)所构成;一n型接触层,系位于该缓冲层之上,由一氮化镓系材质构成;一主动层,系位于该n型接触层之上,由氮化铟镓所构成;一负电极,系位于该n型接触层未被该主动层覆盖之上表面上;一p型被覆层,系位于该主动层之上,由p型氮化镓系材质所构成;一p型接触层,系位于该p型被覆层之上,由p型氮化镓所构成;一遮罩缓冲层,系置于该p型接触层之上,由有一特定组成且有至少一选自II族与IV族之元素以一特定浓度掺杂之氮化铝铟镓(AlkInlGa1-k-lN, 0≦k,l<1, k+l≦1)所构成,厚度介于5~ 100之间,为一包含有复数个随机分布之氮化铝铟镓群聚之遮罩;一p型粗糙接触层,由p型氮化铝铟缘(AleInfGa1-e-fN, 0≦e,f<1, e+f≦1)所构成,系位于该遮罩缓冲层之遮罩所末遮盖之该p型接触层之上表面上,向上延伸一介于500~ 10000之间之一厚度,超越过但未覆盖该遮罩缓冲层之遮罩;一透明导电层,系位于该p型粗糙接触层之上、且覆盖其部份表面之一金属导电层与一透明氧化层二者之一,该金属导电层系由Ni/Au合金,Ni/Pt合金,Ni/Pd合金,Pd/Au合金,Pt/Au合金,Cr/Au合金,Ni/Au/Be合金,Ni/Cr/Au合金,Ni/Pt/Au合金,Ni/Pd/Au合金其中之一所构成,该透明氧化层系由ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2、SrCu2O2其中之一所构成;以及一正电极,系位于该P型粗糙接触层之上、未被该透明导电层覆盖之表面上,由Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx(x≧0)、WSiy(y≧0)其中之一所构成。5.如申请专利范围第4项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该元素系矽。6.如申请专利范围第4项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该元素系镁。7.如申请专利范围第4项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该元素系矽与镁。8.如申请专利范围第4项所述之高亮度氮化镓系发光二极体结构,其中,该浓度大于1x1020cm-3。图式简单说明:第一图系依据本发明之高亮度氮化镓系发光二极体结构第一实施例之示意图。第二图系依据本发明之高亮度氮化镓系发光二极体结构第二实施例之示意图。第三图系依据本发明之高亮度氮化镓系发光二极体结构第三实施例之示意图。