发光二极体结构

摘要

一种发光二极体结构，其架构于一基底上。首先有一低温成长之成核层形成于基底上，接着导电缓冲层系位在成核层之上，用以使后续的长晶制程可以顺利。主动层结构则位于上束缚层与下束缚层之间，主动层结构系包括掺杂之三-五族元素为主所构成的半导体材料。接触层则位在上束缚层结构上。接着在接触层上形成一反转穿隧层，其导电型与接触层的导电型不同。再者有一透明电极位在反转穿隧层上；以及阴极电极，其与导电缓冲层接触，并且与主动层结构与该透明电极隔离。

主权项

1.一种发光二极体结构,包括:一基底;一成核层,位于该基底上;一导电缓冲层,位在该成核层上;一第一束缚层,位在该导电缓冲层上,其中该第一束缚层之导电型与该导电缓冲层之导电型为同型;一主动层,位在该第一束缚层上,该主动层系由具有三-五族元素为主所构成的半导体材料;一第二束缚层,位在该主动层上,其中该第二束缚层之导电型与该第一束缚层之导电型为不同型;一接触层,位在该第二束缚层上,其中该接触层之导电型与该第二束缚层之导电型为同型;一反转穿隧层,位于该接触层上,该反转穿隧层之掺导电型与该接触层之导电型为不同型;一透明电极,位在该反转穿隧层上;一阳极电极,位在该透明电极上;以及一阴极电极,与该导电缓冲层接触,并且与该第一与该第二束缚层、该主动层、该接触层及该阳极电极隔离。2.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该透明电极包括金属。3.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该基底之材料至少包括氧化铝(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化锌(ZnO)、矽(Si)基底、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)。4.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该接触层之掺杂物为P型杂质。5.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该反转穿隧层之掺杂物为N型离子,至少包括Si+,P+,As+,Se+,Te+,S+,O+。6.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该主动层之材料包括一以三-五族元素为主的半导体量子井(quantum well)结构。7.如申请专利范围第6项所述之发光二极体结构,其中该量子井结构系以三-五族元素为主的半导体化合物包括AlaInbGal-a-bN/AlxInyGal-x-yN,其中a,b≧0;0≦a+b<1;x,y≧0;0≦x+y<1;x>c>a。8.如申请专利范围第1项所述之发光二极体结构,其中该阴极电极之材料至少包括Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au、Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/AuTiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au。9.一种发光二极体结构,包括:一基底;一成核层,位于该基底上;一导电缓冲层,位在该成核层上;一第一束缚层,位在该导电缓冲层上,其中该第一束缚层之导电型与该导电缓冲层之导电型为同型;一主动层,位在该第一束缚层上,该主动层系由具有三-五族元素为主所构成的半导体材料;一第二束缚层,位在该主动层上,其中该第二束缚层之导电型与该第一束缚层之导电型为不同型;一接触层,位在该第二束缚层上,其中该接触层之导电型与该第二束缚层之导电型为同型;一反转穿隧层,位于该接触层上,该反转穿隧层之导电型与该接触层之导电型为不同型;一透明电极,位在该反转穿隧层上;一阳极电极,位在该透明电极上;以及一阴极电极,与该导电缓冲层接触,并且与该第一该第二束缚层、该主动层、该接触层及该阳极电极隔离。10.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该接触层之掺杂物P型杂质。11.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该反转穿隧层之掺杂物为N型离子,至少包括Si+,P+,As+,Se+,Te+,S+,O+。12.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该透明电极包括半导体制程常用金属及其彼此之间之多层组合,而且该透明电极之总厚度不超过0.1微米。13.如申请专利范围第12项所述之发光二极体结构,其中该透明电极包括TCO(transparent conductive oxide)、N-型导电之ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4.SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn与In2O3:Zn,或P型导电之CuAlO2.LaCuOS、NiO、CuGaO2与SrCu2O2。14.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该基底之材料至少包括氧化铝(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化锌(ZnO)、矽(Si)基底、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAS)。15.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该主动层之材料包括一以三-五族元素为主的一半导体量子井(quantum well)结构。16.如申请专利范围第15项所述之发光二极体结构,其中该量子井结构系以三-五族元素为主的半导体化合物,包括AlaInbGal-a-bN/AlxInyGal-x-yN,其中a,b≧0;0≦a+b<1;x,y≧0;0≦x+y<1;x>c>a。17.如申请专利范围第9项所述之发光二极体结构,其中该阴极电极之材料至少包括Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/Ni/Al/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au。18.一种发光二极体结构,包括:一基底;一成核层,位于该基底上;一导电缓冲层,位在该成核层上;一第一束缚层,位在该导电缓冲层上,其中该第一束缚层之导电型与该导电缓冲层之导电型为同型;一主动层,位在该第一束缚层上,该主动层系由具三-五族元素为主所构成的半导体材料;一第二束缚层,位在该主动层上,其中该第二束缚层之导电型与该第一束缚层之导电型为不同型;一接触层,位在该第二束缚层上,其中该接触层之导电型与该第二束缚层之导电型为同型;一反转穿隧层,位于该接触层上,该反转穿隧层之导电型与该接触层之导电型为不同型;一透明电极,位在该反转穿隧层上;以及一阳极电极,位在该透明电极上;以及一阴极电极,与该导电缓冲层接触,并且与该第一与该第二束缚层、该主动层、该接触层与该透明电极隔离。19.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该接触层之掺杂物为P型杂质。20.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该反转穿隧层之掺杂物为N型离子,至少包括Si+,P+,As+,Se+,Te+,S+,O+。21.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该透明电极至少包括Ni/Au,Ni/Pt,Ni/Pd,Ni/Co,Pd/Au,Pt/Au,Ti/Au,Cr/Au,Sn/Au,Ta/Au,TiN,TIWNx,WSix,TCO(transparent conductive oxide)、N-型导电之ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4.SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn与In2O3:Zn,或P型导电之CuAlO2.LaCuOS、NiO、CuGaO2与SrCu2O2。22.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该基底之材料至少包括氧化铝(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化锌(ZnO)、矽(Si)基底、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)。23.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该主动层之材料包括一以三-五族元素为主的一半导体量子井(quantum well)结构。24.如申请专利范围第23项所述之发光二极体结构,其中该量子井结构系以三-五族元素为主的半导体化合物,包括AlaInbGal-a-bN/AlxInyGal-x-yN,其中a,b≧0;0≦a+b<1;x,y≧0;0≦x+y<1;x>c>a。25.如申请专利范围第18项所述之发光二极体结构,其中该电极之材料至少包括Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au。26.一种发光二极体结构,包括:一基底;一导电缓冲层,位在该基底上;一主动层结构,位于该基底上,该主动层结构系包括三-五族元素为主所构成的半导体材料;一接触层,位在该主动层结构上;一反转穿隧层,位于该接触层上,该反转穿隧层之掺杂物(导电型)与该接触层之掺杂物(导电型)为不同型;一透明电极,位在该反转穿隧层上;一阳极电极,位在该透明电极上;以及一阴极电极,与该导电缓冲层接触,并且与该主动层结构与该透明电极隔离。27.如申请专利范围第26项所述之发光二极体结构,其中该接触层之掺杂物为P型杂质。28.如申请专利范围第26项所述之发光二极体结构,其中该反转穿隧层之掺杂物(导电型)为N型离子,至少包括Si+,P+,As+,Se+,Te+,S+,O+。29.如申请专利范围第26项所述之发光二极体结构,其中该透明电极之材料至少包括Ni/Au,Ni/Pt,Ni/Pd,Ni/Co,Pd/Au,Pt/Au,Ti/Au,Cr/Au,Sn/Au,Ta/Au, TiN,TiWNx,WSix,TCO(transparentconductive oxide)、N-型导电之ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4.SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn与In2O3:Zn,或P型导电之CuAlO2.LaCuOS、NiO、CuGaO2与SrCu2O2。30.如申请专利范围第26项所述之发光二极体结构,其中该主动层结构更包括:一第一束缚层,位在该导电缓冲层上,其中该第一束缚层之导电型与该导电缓冲层之导电型为同型;一主动层,位在该第一束缚层上,该主动层系由三-五族元素为主所构成的半导体材料;一第二束缚层,位在该主动层上,其中该第二束缚层之导电型与该第一束缚层之导电型为不同型;31.如申请专利范围第30项所述之发光二极体结构,其中更包括一晶核层位于该基底与该导电缓冲层之间。32.如申请专利范围第26项所述之发光二极体结构,其中该基底之材料至少包括氧化铝(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化锌(ZnO)、矽(Si)基底、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)。图式简单说明:第1图绘示习知之含III-N族元素之发光二极体的剖面示意图;第2图绘示第1图中之发光二极体的发光区域范围示意图;第3图绘示依据本发明之较佳实施例所绘制之含III-N族元素之发光二极体的剖面示意图;以及第4图绘示P型氮化镓经矽离子布植后,其电子浓度与移动率随着回火温度的变化情形。