发明名称 半导体发光元件及该制造方法
摘要 本发明之课题是提供一种高发光率、高亮度的发光二极体元件。本发明之解决手段是构成阳极侧覆盖层,该阳极侧覆盖层包括:未掺杂铝铟磷(AlInP)层,其与活性层连接,且生长成0.5μm以上的厚度;和中间层,其具有该未掺杂铝铟磷(AlInP)层能带间隙和窗层能带间隙的中间能带间隙,并进行与窗层连接之P型掺杂。又,在电流扩散层的部分表面,形成分配电极,并且设置覆盖电流扩散层和分配电极的透明导电膜,并且在该透明导电膜上设置底电极。
申请公布号 TWI231053 申请公布日期 2005.04.11
申请号 TW093102666 申请日期 2004.02.05
申请人 昭和电工股份有限公司 发明人 松泽圭一;山崎润一;竹内良一
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种发光二极体元件,系具备:磷化铝镓铟(AlGaInP)活性层;和阳极侧覆盖层、阴极侧覆盖层,而活性层系夹在两者中间,且该阳极侧覆盖层与阴极侧覆盖层的能带间隙大于该活性层,且窗层能带间隙大于形成于阳极侧覆盖层上之活性层,其特征为:阳极侧覆盖层系包括:1)未掺杂铝铟磷(AlInP)层,其与活性层连接,且生长成0.5m以上的厚度,2)中间层,其具有该未掺杂铝铟磷(AlInP)层能带间隙和窗层能带间隙的中间能带间隙,并且进行与窗层连接之P型掺杂。2.一种发光二极体元件,系具备:磷化铝镓铟(AlGaInP)活性层;和阳极侧覆盖层、阴极侧覆盖层,而活性层系夹在两者中间,且该阳极侧覆盖层与阴极侧覆盖层的能带间隙大于该活性层,且窗层能带间隙大于形成于阳极侧覆盖层上之活性层,其特征为:上述窗层系将磷化镓(GaP)层以730℃以上的温度生长而构成者,其生长速度为每小时7.8m以上,其掺杂物为锌。3.如申请专利范围第2项所记载之发光二极体元件,其中,阳极侧覆盖层系包括:1)未掺杂铝铟磷(AlInP)层,其与活性层连接,且生长成0.5m以上的厚度,2)中间层,其具有该未掺杂铝铟磷(AlInP)层能带间隙和窗层能带间隙的中间能带间隙,并且进行与窗层连接之P型掺杂。4.一种发光二极体元件,系具备:磷化铝镓铟(AlGaInP);和阳极侧覆盖层、阴极侧覆盖层,而活性层系夹在两者中间,且该阳极侧覆盖层与阴极侧覆盖层的能带间隙大于该活性层,且窗层能带间隙大于形成于阳极侧覆盖层上之活性层,其特征为:阴极侧覆盖层系包括:与活性层连接,且厚度为0.1m以上的未掺杂铝铟磷(AlInP)层。5.如申请专利范围第4项所记载之发光二极体元件,其中,阴极侧覆盖层系包括以阴极侧连接于上述未掺杂铝铟磷(AlInP)层的n型覆盖层,而该n型覆盖层的掺杂物为矽。6.一种发光二极体元件之制造方法,其特征系包括下列步骤:在砷化镓(GaAs)基板上,1)沉积缓冲层之步骤,和2)在上述缓冲层上设置n型反射层,以作为反射层之步骤,和3)在上述反射层上,沉积掺杂有矽之n型覆盖层的步骤,和4)在上述n型覆盖层上,设置未掺杂铝铟磷(AlInP)层之步骤,和5)在上述未掺杂铝铟磷(AlInP)层上,设置磷化铝镓铟(AlGaInP)活性层之步骤,和6)在上述活性层上,设置未掺杂铝铟磷(AlInP)层之步骤,和7)在上述未掺杂铝铟磷(AlInP)层上,设置P型中间层之步骤,和8)在上述p型中间层上,以730℃以上的温度、每小时7.8m以上的生长速度,生长掺杂有锌的p型磷化镓(GaP)层,以作为窗层之步骤。7.一种发光二极体元件,其特征为具备:背面形成有第1电极的半导体基板;和形成于上述半导体基板上,包含有由磷化铝镓铟(AlGaInP)构成的发光部,同时上层具有窗层时半导体层;和分配形成于窗层的部分表面,且与该窗层形成欧姆接触的分配电极;和覆盖窗层表面和分配电极而形成,且与该分配电极导通的透明导电膜;和形成于透明导电膜的部分表面,且与该透明导电膜导通的底电极。8.如申请专利范围第7项所记载之发光二极体元件,其中,上述半导体基板是n型,电流扩散层是p型。9.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述窗层的厚度为3m以上。10.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述窗层的厚度与载子浓度N的乘积(N.d)为51014cm-2以上。11.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述窗层的表面载子浓度为11018cm-3以上。12.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述电流扩散层是由以锌(Zn)或镁(Mg)作为杂质之p型磷化镓(GaP)层所构成。13.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,由平面观察时,上述分配电极是形成于不与底电极重叠的半导体层表面。14.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述分配电极的面积小于底电极的面积。15.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述分配电极合计的平面积中,有效发光面积为3%以上、30%以下。16.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述分配电极是金合金。17.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述透明导电膜是氧化铟锡(ITO)。18.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,由平面观察时,上述底电极是形成于元件表面的中心。19.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述底电极的表面是金。20.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述底电极是由多层膜构成者,与透明导电膜连接的层是铬。21.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述分配电极是包围底电极之大致四角形或大致圆形的线状体。22.如申请专利范围第7或8项所记载之发光二极体元件,其中,上述分配电极是线宽度为20m以下的线状体。23.一种发光二极体元件的制造方法,其特征为具备下列步骤:第1步骤,在单晶基板上,令包含有由磷化铝镓铟(AlGaInP)构成的发光部,同时上层具有p型窗层之半导体层磊晶生长;和第2步骤,在上述第1步骤所形成之窗层部分表面,形成与该窗层形成欧姆接触之分配电极;和第3步骤,覆盖窗层表面与分配电极,而形成与该分配电极导通的透明导电膜;和第4步骤,在上述透明导电膜的部分表面,形成该透明导电膜导通的底电极。24.如申请专利范围第23项所记载之发光二极体元件的制造方法,其中,上述半导体层是藉由有机金属化学汽相沉积法(MOCVD法)形成者。25.如申请专利范围第23或24项所记载之发光二极体元件的制造方法,其中,上述透明导电膜是藉由溅镀法形成者。26.如申请专利范围第23或24项所记载之发光二极体元件的制造方法,其中,上述底电极是藉由溅镀法形成者。27.如申请专利范围第1项中之发光二极体元件,其中,具备:分配形成于窗层的部分表面,且与该窗层形成欧姆接触的分配电极;和覆盖窗层表面和分配电极而形成,且与该分配电极导通的透明导电膜;和形成于透明导电膜的部分表面,且与该透明导电膜导通的底电极。28.如申请专利范围第27项所记载之发光二极体元件,其中,窗层的厚度为3m以上。29.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,窗层的厚度与载子浓度N的乘积(N.d)为51014cm-2以上。30.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,窗层表面的载子浓度为11018cm-3以上。31.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,由平面观察时,分配电极是形成于不与底电极重叠的半导体层表面。32.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,分配电极的面积小于底电极的面积。33.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,分配电极合计的平面积中,有效发光面积为3%以上、30%以下。34.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,分配电极是金合金。35.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,透明导电膜是氧化铟锡(ITO)。36.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,底电极由平面观察时,是形成于元件表面的中心。37.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,底电极的表面是金。38.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,底电极是由多层膜构成者,与透明导电膜连接的层是铬。39.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,分配电极是包围底电极之大致四角形或大致圆形的线状体。40.如申请专利范围第27或28项所记载之发光二极体元件,其中,分配电极是线宽度为20m以下的线状体。图式简单说明:第1图是表示本发明一实施型态例之模式图。第2图是表示本发明LED之中间层组成依存性的图。第3图是表示本发明LED之阴极侧未掺杂AlInP层厚依存性的图。第4图是表示本发明LED之窗层生长条件依存性的图。第5图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第6图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第7图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第8图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第9图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第10图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第11图是表示习知发光二极体之剖面的模式图。第12图是本发明发光二极体元件之概略构成的模式平面图。第13图是本发明发光二极体元件之概略构成的模式图,表示第12图之I-I线的剖面图。第14图是表示本发明发光二极体元件之实施例的平面图。第15图是本发明发光二极体元件之实施例的图,表示第14图之II-II线的剖面图。第16图是本发明分配电极之其他配置例的图。第17图是本发明分配电极之其他配置例的图。第18图是本发明分配电极之其他配置例的图。第19图是本发明分配电极之其他配置例的图。
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