半导体发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有Ⅱ－Ⅴ族（或Ⅱ－Ⅳ－Ⅴ族）化合物接触层的半导体发光元件及其制造方法。根据本发明专利技术的优选具体实施例的半导体发光元件包括基板、第一导电类型半导体材料层、发光层、第一电极、第二导电类型半导体材料层、Ⅱ－Ⅴ族（或Ⅱ－Ⅳ－Ⅴ族）化合物接触层、透明导电层和第二电极。该Ⅱ－Ⅴ族（或Ⅱ－Ⅳ－Ⅴ族）化合物接触层的存在改善了该第二导电类型半导体材料层和该透明导电层之间的欧姆接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光元件(Semiconductor light emitting device),特别是涉及一种具有n-v族(或n-iv-v族)化合物接触层的半导体发光元件。
技术介绍
发光二极管(Light emitting diodes)能被使用于广泛种类的装置，例如，光 学显示装置、交通标志、通讯装置以及照明装置。发光二极管不同于那些熟 知的光源，并且对不同工业领域更具可应用性。相比熟知的鴒丝灯泡，发光二极管消耗较少的电力，并且反应较为快速。 再者，发光二极管具有较好的照明效率、较长的使用寿命、不具有类似水银 的有害物质、较小的体积以及较低的功率消耗。发光二极管的发光原理是，当顺向偏压时，P型和N型半导体中的电子 和电穴能在发光层中结合成光子以产生光。由于P型氮化镓半导体掺杂不 易，P型氮化镓半导体层与导电层的接触产生较高的电阻。因此，其降低了 P型氮化镓半导体的效能。台湾专利案号459407号专利提供了降低P型氮化镓半导体层与导电层 的接触电阻的解决方案。请参阅图1。图1绘示一种具有n+型反向穿遂层的 发光二极管结构。该发光二极管的结构包括蓝宝石绝缘基板11、氮化镓緩冲 层12、 N型氮化镓接触层13、 N型氮化铝镓束縛层14、氮化铟镓发光层15、 P型氮化铝镓束縛层16、 P型氮化镓接触层17、 n+型反向穿遂层18、透明 导电层19、第一电极21和第二电极22。该氮化镓緩冲层12形成在该蓝宝石绝缘基板11上。N型氮化镓接触层 13形成在该氮化镓緩冲层12上，致使部分该N型氮化镓接触层13露出。 该第一电极21形成在该露出的N型氮化镓接触层13上。该N型氮化铝镓 束縛层14形成在该N型氮化镓接触层13上。该氮化铟镓发光层15形成在 该N型氮化铝镓束绰层14上。该P型氮化铝镓束绰层16形成在该氮化铟镓 发光层15上。该P型氮化镓接触层17形成在该P型氮化铝镓束缚层16上。 该n+型反向穿遂层18形成在该P型氮化镓接触层17上。该透明导电层19 形成在该n+型反向穿遂层18上，致使部分该n+型反向穿遂层18露出。该 第二电极22形成在该露出的n+型反向穿遂层18上，并且与该透明导电层 19接触。该发光二极管，通过增加n+型反向穿遂层18在该P型氮化镓接触层17 和该透明导电层19之间，改善了该P型氮化镓接触层17与该透明导电层 19之间的欧姆接触。然而，该n+型反向穿遂层18具有复杂的制造工艺，并且控制不易，致 使发光二极管的成品稳定性不佳。该n+型反向穿遂层18也具有较高的生产 成本。因此，本专利技术的目的是^t是供一种具有n-v族(或n-iv-v族)化合物接触 层的半导体发光元件。该具有n-v族(或ii-iv-v族)化合物接触层的半导体 发光元件可以改善该p型氮化镓接触层与该透明导电层之间的欧姆接触。再者，该具有II-V族(或II-IV-V族)化合物接触层的半导体发光元件具有较简易的制造工艺，并且增加了生产上的稳定性。所以，该具有ii-v族(或ii-iv -v族)化合物接触层的半导体发光元件也具有较低的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有n-v族(或n-iv-v族)化合物接触层的 半导体发光元件。该具有n-v族(或n-iv-v族)化合物接触层的半导体发光 元件可以改善该p型氮化镓接触层与该透明导电层之间的欧姆接触。根据本专利技术优选具体实施例的一种半导体发光元件包括基板(Substrate)、第 一导电类型半导体材料层(Semiconductor material layer)、发光 层(Light-emitting layer)、第一电极(Electrode)、第二导电类型半导体材料层、 II-V族化合物接触层(II-V group compound contact layer)、透明导电层 (Transparent conductive layer)以及第二电极。该第 一导电类型半导体材料层形 成在该基板上。该发光层形成在该第一导电类型半导体材料层上致使该第一 导电类型半导体材料层的部分区域外露。该第一电极形成在该第一导电类型 半导体材料层的该外露的部分区域上。该第二导电类型半导体材料层形成在该发光层上。该II-V族化合物接触层形成在该第二导电类型半导体材料层 上。该透明导电层形成在该II-V族化合物接触层上致使该II-V族化合物接触层的部分区域外露。该第二电极形成在该n-v族化合物接触层的该外露的 部分区域上并且接触该透明导电层。根据本专利技术另一优选具体实施例的一种半导体发光元件由上述的该 n-v族化合物接触层置换成n-iv-v族化合物接触层所构成。根据本专利技术优选具体实施例的一种制造半导体发光元件的方法，首先， 准备基板。其次，根据本专利技术的方法形成第一导电类型半导体材料层在该基 板上。接着，根据本专利技术的方法形成发光层在该第一导电类型半导体材料层 上致使该第一导电类型半导体材料层的部分区域外露。随后，根据本专利技术的 方法形成第一电极在该第一导电类型半导体材料层的该外露的部分区域上。 其次，根据本专利技术的方法形成第二导电类型半导体材料层在该发光层上。接 着，根据本专利技术的方法形成n-v族化合物接触层在该第二导电类型半导体材 料层上。随后，4艮据本专利技术的方法形成透明导电层在该n-v族化合物接触层 上致使该n-v族化合物接触层的部分区域外露。最后，形成第二电极在该 n-v族化合物接触层的该外露的部分区域上并且接触该透明导电层。根据本专利技术另一优选具体实施例的一种制造半导体发光元件的方法，在 上述步骤中，该n-v族化合物接触层置换成II-IV-V族化合物接触层。关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图得到进一步 的了解。附图说明图i是绘示一种具有n+型反向穿遂层的发光二极管结构。图2A至图2G绘示根据本专利技术优选具体实施例的制造具有II-V族化合物接触层的半导体发光元件的方法。图3是根据本专利技术优选具体实施例的具有II-V族化合物接触层的LED 与未具有II-V族化合物接触层的LED进行电流-电压(I-V)测试所绘出的图线。简单符号说明11:蓝宝石绝缘基板 1213: N型氮化镓接触层 1415:氮化铟镓发光层 1617: P型氮化镓接触层 18氮化4家緩沖层 N型氮化铝镓束縛层 P型氮化铝镓束绰层 18n+型反向穿遂层19透明导电层21:第一电相_22第二电极31:基板32第一导电类型半导体材料层33:发光层34第二导电类型半导体材料层35: II-V族化合物接触层36透明导电层37:第一电极38第二电极具体实施方式请参阅图2A至图2G。图2A至图2G是绘示根据本专利技术优选具体实施 例的制造半导体发光元件的方法。首先，如图2A所示，根据本专利技术的优选具体实施例的方法是制备基板 31,并且形成第 一导电类型半导体材料层32在该基板31上。在具体实施例中，该基板31的材料可以是硅(Si)、氮化镓(GaN)、氮化 铝(A1N)、蓝宝石(Sapphire)、尖晶石(Spinnel)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、 三氧化二铝(Ah03)、 二氧化锂镓(LiGa02)、 二氧化锂铝(LiA102)或者四氧化 镁二铅(MgAl204)。在具体实施例中，该第一导电类型半导体材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，该半导体发光元件包括：基板；第一导电类型半导体材料层，该第一导电类型半导体材料层形成在该基板上；发光层，该发光层形成在该第一导电类型半导体材料层上致使该第一导电类型半导体材料层的部分区域外露； 第一电极，该第一电极形成在该第一导电类型半导体材料层的该外露的部分区域上；第二导电类型半导体材料层，该第二导电类型半导体材料层形成在该发光层上；Ⅱ－Ⅴ族化合物接触层，该Ⅱ－Ⅴ族化合物接触层形成在该第二导电类型半导体材料层 上；透明导电层，该透明导电层形成在该Ⅱ－Ⅴ族化合物接触层上致使该Ⅱ－Ⅴ族化合物接触层的部分区域外露；和第二电极，该第二电极形成在该Ⅱ－Ⅴ族化合物接触层的该外露的部分区域上并且接触该透明导电层。

【技术特征摘要】
1、一种半导体发光元件，该半导体发光元件包括基板；第一导电类型半导体材料层，该第一导电类型半导体材料层形成在该基板上；发光层，该发光层形成在该第一导电类型半导体材料层上致使该第一导电类型半导体材料层的部分区域外露；第一电极，该第一电极形成在该第一导电类型半导体材料层的该外露的部分区域上；第二导电类型半导体材料层，该第二导电类型半导体材料层形成在该发光层上；II-V族化合物接触层，该II-V族化合物接触层形成在该第二导电类型半导体材料层上；透明导电层，该透明导电层形成在该II-V族化合物接触层上致使该II-V族化合物接触层的部分区域外露；和第二电极，该第二电极形成在该II-V族化合物接触层的该外露的部分区域上并且接触该透明导电层。2、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该基板由选自由硅、氮 化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂 镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的群组中的一种材料所形成。3、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该第一导电类型半导体 材料层和该第二导电类型半导体材料层分别由氮化镓材料所形成。4、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该第一导电类型是N型， 并且该第二导电类型是P型。5、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该发光层由选自由氮化 铟镓、氮化铝镓以及砷化铟镓所组成的群组中的一种材料所形成。6、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中在该II-V族化合物接触 层内的II族化学元素选自由锌、铍、镁、钙、锶、钡以及镭所组成的群组中 的一种元素，并且该II-V族化合物接触层内的V族化学元素选自由氮、磷、 砷、锑以及铋、所组成的群组中的一种元素。7、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该II-V族化合物接触层 的材料表示成化学式为MxNy，其中l<x<3， l<y<3,并且x和y为摩尔数。8、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该II-V族化合物接触层 的厚度范围是从0.5埃至500埃。9、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该II-V族化合物接触层 在从400 °C至1100 °C的温度范围内形成。10、 如权利要求1所述的半导体发光元件，其中该透明导电层由选自由 镍/金、铟锡氧化物、CTO、 TiWn、三氧化二铟、二氧化锡、氧化镉、氧化 锌、二氧化铜4丐以及二氧化锶二铜所组成的群组中的一种材料所形成。11、 一种制造半导体发光元件的方法，该方法包括下列步骤 准备基板；形成第一导电类型半导体材料层在该基板上；形成发光层在该第一导电类型半导体材料层上致使该第一导电类型半 导体材料层的部分区域外露；形成第一电极在该第一导电类型半导体材料层的该外露的部分区域上； 形成第二导电类型半导体材料层在该发光层上；形成II-V族化合物接触层在该第二导电类型半导体材料层上；形成透明导电层在该n-v族化合物接触层上致使该n-v族化合物接触层的部分区域外露；并且形成第二电极在该n-v族化合物接触层的该外露的部分区域上并且接 触该透明导电层。12、 如权利要求11所述的方法，其中该基板由选自由硅、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化4美二铝所组成的群组中的 一种材料所形成。13、 如权利要求11所述的方法，其中该第一导电类型半导体材料层和 该第二导电类型半导体材料层分别由氮化镓材料所形成。14、 如权利要求11所述的方法，其中该第一导电类型是N型，并且该 第二导电类型是P型。15、 如权利要求11所述的方法，其中该发光层由选自由氮化铟镓、氮 化铝镓以及砷化铟镓所组成的群组中的 一种材料所形成。16、 如权利要求11所述的方法，其中在该II-V族化合物接触层内的II 族化学元素选自由锌、铍、镁、钙、锶、钡以及镭所组成的群组中的一种元素，并且该II-V族化合物接触层内的V族化学元素选自由氮、磷、砷、锑以及铋、所组成的群组中的 一种元素。17、 如权利要求ii所述的方法，其中该n-v族化合物接触层的材料表示成化学式为MxNy，其中1《x《3, l《y《3,并且x和y为摩尔数。18、 如权利要求11所述的方法，其中该II-V族化合物接触层的厚度范 围是从0.5埃至500埃。19、 如权利要求11所述的方法，其中该II-V族化合物接触层在从400x:至iioo'c的温度范围内形成。20、 如权利要求11所述的方法，其中该透明导电层由选自由镍/金、铟 锡氧化物、CTO、 TiWn、三氧化二铟、二氧化锡、氧化镉、氧化锌、二氧化 铜4丐以及二氧化锶二铜所组成的群组中的 一种材料所形成。21、 一种半导体发光元件，该半导体发光元件包括 基板；第 一导电类型半导体材料层，该第 一导电类型半导体材料层形成在该基 板上；发光层，该发光层形成在该第一导电类型半导体材料层上致使该第一导 电类型半导体材料层的部分区域外露；第一电极，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡炯棋，蔡宗良，李玉柱，
申请(专利权)人：广镓光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]