发明名称 半导体发光装置
摘要 一种具有依序地形成在一n型砷化镓(GaAs)基材11上之一下覆盖层12、一主动层13、一p型磷化镓(GaP)层14以及一上覆盖层15之半导体发光装置。该p型磷化镓层14在传导带中的能量比该上覆盖层15高0.10电子伏特(eV),其使得电子从该主动层13脱离更加困难。这导致在该主动层13内的电子和电洞间之辐射性复合(radiativerecombination)的可能性增加,因此,半导体发光装置的亮度被改善。该p型磷化镓层14在一具有一短波长的半导体发光装置中是尤其有效的。
申请公布号 TW577181 申请公布日期 2004.02.21
申请号 TW091134297 申请日期 2002.11.26
申请人 夏普股份有限公司 发明人 中村淳一;佐佐木 和明
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一传导型覆盖层;一形成在该第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;一形成在该主动层上之第二传导型覆盖层;以及一介于该主动层和该第一传导型覆盖层或该第二传导型覆盖层之间的半导体层,其中在一介于该主动层和该半导体层之间的接面,以及一介于该半导体层和该第一传导型覆盖层或该第二传导型覆盖层之间的接面形成之前,于一能带侧写中位于该半导体层之传导带下端之能量位置系比位于该第二传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.05电子伏特至1.0电子伏特。2.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一传导型覆盖层;一形成在该第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;一形成在该主动层上之第二传导型覆盖层;以及一介于该主动层和该第一传导型覆盖层之间或介于该主动层和该第二传导型覆盖层之间的半导体层,其中位于该半导体层之传导带下端之最高能量位置系比位于该第二传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.02电子伏特至1.0电子伏特。3.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一传导型覆盖层;一形成在该第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;一形成在该主动层上之第一第二传导型覆盖层;一形成在该第一第二传导型覆盖层上之第二第二传导型覆盖层;以及至少一介于该第一第二传导型覆盖层和该第二第二传导型覆盖层之间的半导体层,其中在一介于该第一第二传导型覆盖层和该半导体层之间的接面以及一介于该半导体层和该第二第二传导型覆盖层之间的接面形成之前,于一能带侧写中位于该半导体层之传导带下端之能量位置系比位于该第二第二传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.05电子伏特至1.0电子伏特。4.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一传导型覆盖层;一形成在该第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;一形成在该主动层上之第一第二传导型覆盖层;一形成在该第一第二传导型覆盖层上之第二第二传导型覆盖层;以及至少一介于该第一第二传导型覆盖层和该第二第二传导型覆盖层之间的半导体层,其中位于该半导体层之传导带下端之能量位置系比位于该第二第二传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.02电子伏特至1.0电子伏特。5.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一第一传导型覆盖层;一形成在该第一第一传导型覆盖层上之第二第一传导型覆盖层;至少一介于该第一第一传导型覆盖层和该第二第一传导型覆盖层之间的半导体层;一形成在该第二第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;以及一形成在该半导体层上之第二传导型覆盖层,其中在一介于该第一第一传导型覆盖层和该半导体层之间的接面以及一介于该半导体层和该第二第一传导型覆盖层之间的接面形成之前,于一能带侧写中位于该半导体层之传导带下端之能量位置系比位于该第一第一传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.05电子伏特至1.0电子伏特。6.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一第一传导型覆盖层;一形成在该第一第一传导型覆盖层上之第二第一传导型覆盖层:至少一介于该第一第一传导型覆盖层和该第二第一传导型覆盖层之间的半导体层;一形成在该第二第一传导型覆盖层上并且由一磷化铝镓铟基半导体构成的主动层,其中从该主动层发射出来的光具有不比590奈米长的波长;以及一形成在该半导体层上之第二传导型覆盖层,其中位于该半导体层之传导带下端之能量位置系比位于该第一第一传导型覆盖层之传导带下端之能量位置高0.02电子伏特至1.0电子伏特。7.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。8.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。9.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。10.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。11.如申请专利范围第10项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。12.一种半导体发光装置,包含:一化合物半导体基材;一形成在该化合物半导体基材上之第一传导型覆盖层;一形成在该第一传导型覆盖层上的主动层;以及一形成在该主动层上之第二传导型覆盖层,其中该主动层系由一磷化铝镓铟基半导体构成的一单量子升主动层或一多重量子井主动层,该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层和至少一个井层构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。13.如申请专利范围第12项之半导体发光装置,其中:该等障壁层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。14.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。15.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度(carrier density)。16.如申请专利范围第1项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。17.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。18.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。19.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。20.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。21.如申请专利范围第20项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。22.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。23.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度。24.如申请专利范围第2项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。25.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。26.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。27.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。28.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。29.如申请专利范围第28项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。30.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。31.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度。32.如申请专利范围第3项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。33.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。34.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。35.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。36.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。37.如申请专利范围第36项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。38.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。39.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度。40.如申请专利范围第4项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。41.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。42.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。43.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。44.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。45.如申请专利范围第44项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。46.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。47.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度。48.如申请专利范围第5项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。49.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该半导体层系一磷化镓层、一磷化铝镓(AlxGa1-xP(0<x≦0.7))层以及一磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(0<x≦0.7,0.65≦y<1))层中的任一个。50.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至500埃之间。51.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该半导体层的厚度范围在10埃至140埃之间。52.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该主动层系一单量子井(SQW)主动层或一多重量子井(MQW)主动层。53.如申请专利范围第52项之半导体发光装置,其中:该单量子井层或该多重量子井层系由复数个障壁层以及至少一个井层所构成,以及在部分的或所有的障壁层中位于传导带下端的能量位置与一空轨域(vacuum level)之间的距离比在磷化铝镓铟((AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0.7,y=0.51))中位于传导带下端的能量位置与一空轨域之间的距离高0.05电子伏特至1.0电子伏特。54.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层为第二传导型。55.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该半导体层或该等障壁层的每一层具有11017至51018cm-3的载气密度。56.如申请专利范围第6项之半导体发光装置,其中:该第一传导型为n型,并且该第二传导型为p型。图式简单说明:图1A系一显示出根据本发明之第一实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图1B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图2A系一显示出根据本发明之第二实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图2B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图3A系一显示出根据本发明之第三实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图3B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图4A系一显示出根据本发明之第四实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图4B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图5A系一显示出根据本发明之第五实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图5B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图6A系一显示出根据本发明之第六实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图6B系一显示出在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图7A系一显示出根据本发明之第七实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图7B系图7A之重点部分的放大图;图7C系一显示出在该半导体发光装置之主动层内之能带侧写的实例之图示;图8A系一显示出根据本发明之第八实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图8B系图8A之重点部分的放大图;图8C系一显示出在一主动层内以及在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图9A系一显示出根据本发明之第九实施例之一半导体发光装置的结构剖面图;图9B系图9A之重点部分的放大图;图9C系一显示出在一主动层内以及在该半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写的实例之图示;图10系一显示出一先前技艺之半导体发光装置的结构剖面图;图11系一显示出在该先前技艺之半导体发光装置之主动层的邻近区域内之能带侧写之图示;以及图12系一显示出该先前技艺之半导体发光装置之发射波长和外部量子效率之间的关系的曲线图。
地址 日本