一种发光二极管结构制造技术

本发明专利技术主要目的在于提供一种具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管结构，以改善现有技术发光二极管的缺点与限制，以大幅提升其逆向反抗电压与抗静电功能。本发明专利技术的另一目的提供一种降低于其中所设透明导电层与Ｐ型氮化镓系接触层间电阻的装置，其根据设置于此两层间的一可在其内部进行载子穿透的数字穿透层，使上述透明导电层或透明导电氧化层与Ｐ型氮化镓系接触层之间成为欧姆接触的状态，而可以降低此两层间的电阻。本发明专利技术的再一目的为提供一种可在其内进行载子穿透的材料。在本发明专利技术中，是以一种对可见光具有优良透光性的例如铟锡氧化物材料取代传统的镍／金作为透明导电层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种氮化镓系发光二极管，尤其是有关于一种具有高逆向反抗电压与高抗静电能力的特性的氮化镓系发光二极管。
技术介绍
据了解，目前产业界所使用的影像显示器的种类众多，包括以传统阴极射线管(CRT)所制成的显示器，在近年来高科技技术所发展制成的液晶显示器(LCD)，以及由发光二极管(LED)所制成的显示器等。通常，液晶显示器适用于显示动态画面，而以发光二极管所制的显示器适用于显示静态画面。在发光二极管领域中，氮化镓(GaN)系发光二极管的结构为近年来光电产业所致力研究发展发光二极管的一种，其主要特性为可以由控制其材料的组成成份，而将其制作成发出各种颜色的光线。由于此种发光二极管的亮度与发光效率方面的技术获得重大进展，因而大幅扩展其使用领域。通常，现有技术中使用氮化铟镓(InGaN)/氮化镓(GaN)多重量子井发光二极管(MQW LED)作为发光/照明装置，而广泛地应用于各种静态显示功能用途。例如电子钟表等消费产品之外，更可应用于各种显示屏幕与广告看板等用途。当将此种发光二极管使用于户外的显示屏幕与广告看板等用途时，由于较为严格环境操作条件，此种发光二极管必须具有足够高的逆向反抗电压(Reverse Withstanding Voltage)与抗静电(Electrostatic Discharge，ESD)功能，才可以维持持久稳定的正常运作，充分发挥其发光/照明的功能。以下概略说明传统已知氮化镓系发光二极管的结构与其制作方法。如同图1所示，传统式氮化镓(GaN)系发光二极管(10)的结构，包括(1)基板11；(2)形成在基板之上的缓冲层12(buffer layer)；(3)形成在缓冲层12之上的N型氮化镓系层13；(4)形成在N型氮化镓系层13之上的发光堆栈层14；及(5)形成在发光堆栈层14之上的P型氮化镓系层15。(6)然后，利用干式蚀刻技术，向下蚀刻通过P型氮化镓系层15，发光堆栈层14，然后到达N型氮化镓系层13，形成N-金属(N-Metal)形成区16；(7)随后，在P型氮化镓系层15之上，形成既可作P型欧姆接触使用，且具透明特性的透明导电层17(TCLTransparent Conductive Layer)；接着，在N-金属形成区16之上，形成可以作N型欧姆接触使用的N-金属18；最后，在透明导电层17与N-金属18之上，各分别形成焊接垫19。按照上述步骤即可制成传统已知的氮化镓系发光二极管结构。然而，如同于图4的特性曲线(a)与图5的特性曲线(a)所示传统式氮化镓(GaN)系发光二极管结构的逆向反抗电压与抗静电特性的值偏低，仍不足使该发光二极管结构在户外严格环境条件下维持长时期高位准的发光/照明性能。本专利技术的目的在于改善现有技术发光二极管上述的缺点与限制，以大幅提升其逆向反抗电压与抗静电功能，且维持其长的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管结构，以改善现有技术发光二极管有关于此的缺点与限制，以大幅提升其逆向反抗电压与抗静电功能。本专利技术的另一目的为提供一种降低于其中所设透明导电层(transparentconductive layer)与P型氮化镓系接触层间电阻的装置，其由设置于此两层间的可在其内部进行载子穿透的数字穿透层，使上述透明导电层或透明导电氧化层与P型氮化镓系接触层之间成为欧姆接触的状态，而可以降低此两层间的电阻。本专利技术的再一目的为提供一种可在其内进行载子穿透的材料。在本专利技术中，以一种对可见光具有优良透光性的例如铟锡氧化物材料取代传统的镍/金作为透明导电层。但是，由于在此种铟锡氧化物材料与P型氮化镓系材料之间并非呈欧姆接触，因此必须在二者之间加入一数字穿透层(Digital Penetration Layer)，其结构如第3图中所示，其利用该层的载子穿透效应，使该两层间形成欧姆接触，以降低两者间的电阻。如同以上说明，本专利技术的目的在于提供一种具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管结构。其具体步骤为首先，提供一基板；然后，在该基板上形成一系列半导体叠层，此系列半导体叠层由下至上依序堆栈而设有一缓冲层、一N型氮化镓系接触层、一发光堆栈层、以及一P型氮化镓系接触层；接着，在P型氮化镓系接触层上形成一数字穿透层；随后，再使用干蚀刻法向下依序蚀刻经由数字穿透层、P型氮化镓系接触层、发光堆栈层、并终止于N型氮化镓系接触层之上；最后，在该数字穿透层上、未被该透明导电层覆盖的表面上形成一第一欧姆接触电极，以作为P型欧姆接触；以及在该N型氮化镓系接触层上形成第二欧姆接触电极，作为N型欧姆接触。以此方法制成本专利技术具有大幅提升其逆向反抗电压与抗静电功能的发光二极管结构。本专利技术的目的及多项优点将由下列具体实施例的详细说明，以及参考附图而更加明显。附图说明图1为现有技术的氮化镓系发光二极管结构；图2为根据本专利技术实施例的氮化镓系发光二极管结构；图3为根据本专利技术实施例的氮化镓系发光二极管结构的数字穿透层的结构；图4为根据本专利技术实施例具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管结构和现有技术的氮化镓系发光二极管结构的逆向反抗电压的特性曲线比较图；图5为根据本专利技术实施例具有数字穿透层的氮化镓系发光二极管结构和现有技术的氮化镓系发光二极管结构的抗静电功能的特性曲线比较图。图中10发光二极管结构11基板12缓冲层13N型氮化镓系层14发光堆栈层15P型氮化镓系层16N-金属形成区17透明导电层18N-金属 19焊接垫20发光二极管结构21基板22缓冲层23N型氮化镓系层24发光堆栈层25P型氮化镓系层26数字穿透层27a 透明导电层27b 透明导电氧化层28第一欧姆接触电极29第二欧姆接触电极30穿透层3001 穿透层的次层3002 穿透层的次层3003 穿透层的次层3004 穿透层的次层3005 穿透层的次层3006 穿透层的次层具体实施方式现在参考附图说明本专利技术的各实施例。其中，某些组件的不同部份并没有依照实际尺寸绘制。某些尺寸与其它部份相关的尺寸比被夸张的显示以提供更清楚的描述以协助熟悉此技艺的相关人士了解本专利技术。首先，请参考图2。图2中显示根据本专利技术实施例的具有提升逆向反抗电压与抗静电功能的氮化镓系发光二极管结构20，其包括基板21、缓冲层22、N型氮化镓系(GaN)层23、发光堆栈层24、P型氮化镓系(GaN)层25、数字穿透层26、透明导电层27a或透明导电的氧化层27b、第一欧姆电极28、以及第二欧姆电极29。在上述结构中，此发光二极管的最底层为基板21，其材质为下列之一所构成氧化铝单晶(Sapphire)、6H-SiC、4H-SiC、Si、ZnO、GaAs、尖晶石(MgAl2O4)、一晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物。其次，形成于基板21之上为缓冲层22，其材质为具有一特定组成的氮化铝镓铟Al1-a-bGaaInbN，其中，0≤a，b＜1，a+b≤1。然后，N型氮化镓系层23形成在该缓冲层22上，此层为接触层，其成长温度为900-1200℃，其厚度为2～5μm。再其次，发光堆栈层24，形成于该N型氮化镓系层上，其材质为特定的氮化铝镓铟Al1-x-yGaxInyN，其中0＜x，y＜1，x+y≤1，通常为氮化铟镓(InG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管结构，其特征在于包括　　　　一基板，其由下列之一所构成：氧化铝单晶（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、６Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、尖晶石（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、一晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物之一；　　　　一缓冲层，形成于该基板上，此缓冲层由具有特定组成的氮化铝镓铟（Ａｌ↓［１－ａ－ｂ］Ｇａ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｎ，０≤ａ，ｂ＜１，ａ＋ｂ≤１）所构成；　　　　一Ｎ型氮化镓系接触层，形成于该缓冲层上，此Ｎ型氮化镓系接触层，成长温度为９００～１２００℃，厚度为２～５μｍ；　　　　一发光堆栈层，形成于该Ｎ型氮化镓系接触层上，其材质为特定组成的氮化铝镓铟（Ａｌ↓［１－ｘ－ｙ］Ｇａ↓［ｘ］Ｉｎ↓［ｙ］Ｎ，０＜ｘ，ｙ＜１，ｘ＋ｙ≤１），其通常为氮化铟镓（ＩｎＧａＮ），成长温度７００～９００℃；　　　　一Ｐ型氮化镓系接触层，形成于该发光堆栈层上，成长温度为９００～１２００℃，其厚度不大于５０００＊；　　　　一数字穿透层，形成于Ｐ型氮化镓系接触层上，且在此层中可利用载子穿透效应以进行载子穿透；　　　　一透明导电层其由以下之一所构成：Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ｐｄ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／ＡｕＢｅ、Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、以及其它类似材料的金属导电层，或一透明导电氧化层其由以下之一所构成：ＩＴＯ、ＣＴＯ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、及其它类似材料，而形成在该数字穿透层上；　　　　一第一欧姆接触电极，形成于该数字穿透层上、未被该透明导电层覆盖的表面上，用以作为Ｐ型欧姆接触，其由以下之一所构成：Ｎｉ／Ａｕ合金、Ｎｉ／Ｐｔ合金、Ｎｉ／Ｐｄ合金、Ｎｉ／Ｃｏ合金、Ｐｄ／Ａｕ合金、Ｐｔ／Ａｕ合金、Ｔｉ／Ａｕ合金、Ｃｒ／Ａｕ合金、Ｓｎ／Ａｕ合金、Ｔａ／Ａｕ合金、ＴｉＮ、ＴｉＷＮ↓［ｘ］（ｘ≥０）、ＷＳｉ↓［ｙ］（ｙ≥０）；以及　　　　一第二欧姆接触电极，形成于该Ｎ型氮化镓系接触层上作为Ｎ型欧姆接触，其由以下之一所构成：Ｔｉ／Ａｌ合金、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ合金、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ合金、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ合金、Ｔｉ／Ａｕ合金、Ｃｒ／Ａｕ合金。...

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管结构，其特征在于包括一基板，其由下列之一所构成氧化铝单晶(Sapphire)、6H-SiC、4H-SiC、Si、ZnO、GaAs、尖晶石(MgAl2O4)、一晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物之一；一缓冲层，形成于该基板上，此缓冲层由具有特定组成的氮化铝镓铟(Al1-a-bGaaInbN，0≤a，b＜1，a+b≤1)所构成；一N型氮化镓系接触层，形成于该缓冲层上，此N型氮化镓系接触层，成长温度为900～1200℃，厚度为2～5μm；一发光堆栈层，形成于该N型氮化镓系接触层上，其材质为特定组成的氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN，0＜x，y＜1，x+y≤1)，其通常为氮化铟镓(InGaN)，成长温度700～900℃；一P型氮化镓系接触层，形成于该发光堆栈层上，成长温度为900～1200℃，其厚度不大于5000；一数字穿透层，形成于P型氮化镓系接触层上，且在此层中可利用载子穿透效应以进行载子穿透；一透明导电层其由以下之一所构成Ni/Au、Ni/Pt、Ni/Pd、Pd/Au、Pt/Au、Cr/Au、Ni/AuBe、Ni/Cr/Au、Ni/Pt/Au、Ni/Pd/Au、以及其它类似材料的金属导电层，或一透明导电氧化层其由以下之一所构成ITO、CTO、ZnO、InO、及其它类似材料，而形成在该数字穿透层上；一第一欧姆接触电极，形成于该数字穿透层上、未被该透明导电层覆盖的表面上，用以作为P型欧姆接触，其由以下之一所构成Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx(x≥0)、WSiy(y≥0)；以及一第二欧姆接触电极，形成于该N型氮化镓系接触层上作为N型欧姆接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：武良文，凃如钦，游正璋，温子稷，简奉任，
申请(专利权)人：璨圆光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]