专利名称：发光二极管结构的制作方法
技术领域：
本发明关于一种发光二极管结构，特别是提供特具有势垒层以及发光层的发光二极管结构。
背景技术：
传统氮化镓(GaN)系发光二极管结构，其发光层主要以硅(Si)掺杂氮化镓为势垒的多重量子井结构，以局限电子空穴对在氮化铟镓(InGaN)势阱结合，用以提高内部量子效率(internal quantum efficiency)及降低组件的操作电压。但也因此部分的光子被此硅掺杂氮化镓的势垒所吸收，而无法自整个多重量子井结构逃脱出，使得外部量子效率(external quantumefficiency)降低。此外，也由于压电场效应造成多重量子井结构应力增加而产生V型缺陷。
因此，为了要克服上述的缺陷，本发明基于现有氮化镓系发光二极管结构的缺失进行发明。
发明内容
关于本发明为一种发光二极管结构，以实际解决一个甚至是多个前述相关技术中的限制及缺失。
本发明的目的为，利用氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)/氮化硅(SixNy)取代传硅掺杂氮化镓为势垒的多重量子井结构，可有效使得势垒与势阱的接口粗化，而增加光子自此多重量子井结构逃脱出的机率，使得外部量子效率提升。此外，藉由氮化硅中硅扩散入氮化铝铟镓势垒层以降低组件的操作电压。更甚者，其氮化铝铟镓晶格常数与势阱较匹配，可解决因压电场效应造成多重量子井结构应力增加的问题。
为达到上述目的，本发明提供的发光二极管量子井结的结构，其主要为在其系表面具有N型氮化镓系材质所形成的N型接触层的基板上，所堆栈的结构，包括一个或是数个势垒层，其为依序堆栈有一氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层、一氮化硅(SixNy)层以及另一氮化铝铟镓层；一个或是数个发光层，其为堆栈于该势垒层上，所形成的氮化铝铟镓层；一p型接触层，其为堆栈于最顶层的势垒层上，且为镁掺杂(Mg-doped)的P型氮化镓(GaN)材质所形成，并于其顶端形成一欧姆接触的P电极层；以及前述的N型接触层一侧形成一欧姆接触的N电极层。
本发明的目的及功能经配合下列图标作进一步说明后将更为明了。
附图所显示为提供作为具体呈现本说明书中所描述各组成组件的具体化实施例，并解释本发明的主要目的以增进对本发明的了解。
图1所显示为本发明的发光二极管结构的一种较佳实施例。
图2所显示为本发明图1的较佳实施例中的势垒层剖面示意图。
图3所显示为本发明图1的较佳实施例中的势垒层的另一实施方式的剖面示意图。
图4所显示为本发明的发光二极管结构的另一种较佳实施例。
具体实施例方式
以下将针对本发明较佳实施例配合所附的附图标记作进一步地详细说明。某些尺度与其它部份相关的尺度比被夸张的表示以提供更清楚的描述以帮助本领域的技术人员了解本发明。
图1所显示为本发明的发光二极管结构的一种较佳实施例；图2所显示为本发明图1的较佳实施例中的势垒层剖面示意图。
参考图1所显示，本发明的发光二极管结构的第一实施例，其包含基板101、N型接触层102、势垒层103、发光层104以及P型接触层105。
基板101，其材质可由C-Plane或R-Plane或A-Plane的氧化铝单晶(Sapphire)所制成，或由SiC(6H-SiC或4H-SiC)、Si、ZnO、GaAs或尖晶石(MgAl2O4)所制成，或由晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物所制成，其中一般常使用Sapphire或SiC，用以在此基板101上形成一N型接触层102。此外，该N型接触层102，是由N型的氮化镓(GaN)材质所形成，其一侧形成一欧姆接触的N电极层102a，且上方形成一势垒层103。
参考图2所显示，该势垒层103，其包括一第一氮化铝铟镓层103a，其为以400～1000℃成长温度，于该N型接触层102上磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层，其中x≥0，y≥0，1≥x+y≥0，使得其能带距(band gap)比发光层104的大；一氮化硅层103b，其为以400～1000℃成长温度，于该第一氮化铝铟镓层103a上磊晶厚度5～300埃的氮化硅(SixNy)层，其中x≥0，y≥0；以及，一第二氮化铝铟镓层103c，其为以400～1000℃成长温度，于该氮化硅层103b上磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层。
该发光层104，是以400～1000℃成长温度，于该势垒层103上磊晶厚度5～100埃的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层，其中x≥0，y≥0，1≥x+y≥0，且该发光层104上再形成如同前述的势垒层103。
该P型接触层105，为镁掺杂(Mg-doped)的P型氮化镓(GaN)材质所形成，其顶端形成一欧姆接触的P电极层105a。
图3所显示为本发明图1的较佳实施例势垒层的另一种实施方式的剖面示意图。
参考图3所显示，该势垒层103，包括数层第一氮化铝铟镓层103a、数层氮化硅层103b以及一第二氮化铝铟镓层103c，各层第一氮化铝铟镓层103a为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层，其中x≥0，y≥0，1≥x+y≥0；各层氮化硅层103b，其为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化硅(SixNy)层，其中x≥0，y≥0；以及，该第二氮化铝铟镓层103c，其为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层。其中，各层的第一氮化铝铟镓层103a与氮化硅层103b为依序反复形成的周期性结构(成长周期重复次数≥2次)，且最底层的第一氮化铝铟镓层103a为形成于该N型接触层102上，最顶层的氮化硅层103b上则形成该第二氮化铝铟镓层103c。
基于图3所显示的势垒层103实施例，前述图1所显示本发明的发光二极管结构的实施例中，其至少一势垒层103，为形成周期性的结构(成长周期重复次数≥2次)的层。
图4所显示为本发明的发光二极管结构的另一种较佳实施例。
参考图4所显示，本发明的发光二极管结构的另一实施例，其包含基板101、N型接触层102、数层势垒层103、数层发光层104以及P型接触层105，且各层的形成是与前述实施例具有相同的方式。其中，各层势垒层103与发光层104为依序反复形成的周期性结构(成长周期重复次数≥2次)，且最底层的势垒层103为形成于该N型接触层102上，最顶层的发光层104上亦形成另一势垒层103，而最顶层的势垒层103上则形成该P型接触层105。
前述的各层势垒层103中的各层氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层，其能带距(band gap)比发光层104的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层的大。
前述图4所显示的各势垒层103，可形成图2所显示的简单结构，或形成图3所显示的周期性结构(成长周期重复次数≥2次)。
以上所述的仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图用于对本发明作任何形式上的限制，从而，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
权利要求
1.一种发光二极管结构，其为表面具有N型氮化镓系材质所形成的N型接触层的基板上，所堆栈的结构，包括一势垒层，其堆栈于该N型接触层上，其势垒层结构为依序堆栈有一氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层(其x≥0，y≥0，1≥x+y≥0)、一氮化硅(SixNy)层(其x≥0，y≥0)以及另一氮化铝铟镓层；一发光层，其为堆栈于该势垒层上，所形成的氮化铝铟镓层，且该发光层上再形成如同前述的势垒层；另一势垒层，其堆栈于该发光层上，其势垒层结构为依序堆栈有一氮化铝铟镓层、一氮化硅层以及另一氮化铝铟镓层；一P型接触层，其堆栈于最顶层的势垒层上，且由镁掺杂(Mg-doped)的P型氮化镓(GaN)材质所形成，并于其顶端形成一欧姆接触的P电极层；以及前述的各层势垒层中的各层氮化铝铟镓层，其能带距(band gap)比发光层的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层的大；且前述的N型接触层一侧形成一欧姆接触的N电极层。
2.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，各势垒层增加包括数层氮化铝铟镓层以及数层氮化硅层，使得各氮化铝铟镓层与氮化硅层为依序反复形成的周期性结构，且最顶层的氮化硅层上亦形成一氮化铝铟镓层。
3.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，各势垒层中的氮化铝铟镓层，为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓所形成。
4.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，各氮化硅层，其为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化硅(SixNy)层，其中x≥0，y≥0。
5.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，该发光层的氮化铝铟镓层，为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～100埃的氮化铝铟镓所形成。
6.一种发光二极管结构，其为表面具有N型氮化镓系材质所形成的N型接触层的基板上，所堆栈的结构，包括数层势垒层，其单一的势垒层为依序堆栈有一氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层(其x≥0，y≥0，1≥x+y≥0)、一氮化硅(SixNy)层(其x≥0，y≥0)以及另一氮化铝铟镓层；数层发光层，其单一的发光层由氮化铝铟镓材质所形成；以及一P型接触层，其堆栈于最顶层的势垒层上，且由镁掺杂(Mg-doped)的P型氮化镓(GaN)材质所形成，并于其顶端形成一欧姆接触的P电极层；其中，前述的N型接触层一侧形成一欧姆接触的N电极层；以及前述的各层势垒层中的各层氮化铝铟镓层，其能带距(band gap)比发光层的氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN)层的大；且前述的各层势垒层与发光层为依序反复形成的周期性结构，且最底层的势垒层形成于该N型接触层上，最顶层的发光层上亦形成一势垒层，并使得最顶层的势垒层上形成该P型接触层。
7.如权利要求6所述的发光二极管结构，其中，各势垒层为增加包括数层氮化铝铟镓层以及数层氮化硅层，使得各氮化铝铟镓层与氮化硅层为依序反复形成的周期性结构，且最顶层的氮化硅层上亦形成一氮化铝铟镓层。
8.如权利要求6所述的发光二极管结构，其中，各势垒层中的氮化铝铟镓层，为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化铝铟镓所形成。
9.如权利要求6所述的发光二极管结构，其中，各氮化硅层，其为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～300埃的氮化硅(SixNy)层，其中x≥0，y≥0。
10.如权利要求6所述的发光二极管结构，其中，该发光层的氮化铝铟镓层，为以400～1000℃成长温度，磊晶厚度5～100埃的氮化铝铟镓所形成。
全文摘要
一种发光二极管结构，其为表面具有N型氮化镓系材质所形成的N型接触层的基板上，所堆栈的结构，包括一势垒层，其堆栈于该N型接触层上，其势垒层结构为依序堆栈有一氮化铝铟镓(Al
文档编号H01L33/00GK1747187SQ200410073930
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者游正璋, 涂如钦, 武良文, 温子稷, 简奉任 申请人:璨圆光电股份有限公司