氮化鎵基Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體發光裝置制造方法及圖紙

一種氮化鎵基Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體發光裝置，包括一基板、一多層磊晶結構、一Ｎｉ／Ａｕ歐姆接觸層、一光取出層、一ｎ型金屬電極及一ｐ型金屬電極等構成，該多層磊晶結構又包括緩沖層、第一半導體層、光產生層、及第二半導體層等；其特征在于： 該基板，系可為藍寶石（ｓａｐｐｈｉｒｅ）材質，且基板的上表面可成長一緩沖層； 該第一半導體層，系成長于緩沖層上的ｎ型ＧａＮ基Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體層； 該光產生層，系成長于第一半導體層上的ＧａＮ基Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體層，或稱為活性層，可為ＧａＮ多量子井（ＭＱＷ）； 該第二半導體層，系成長于光產生層上的ｐ型ＧａＮ基Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體層； 該Ｎｉ／Ａｕ歐姆接觸層，系形成于第二半導體層表面； 該光取出層，系形成于Ｎｉ／Ａｕ層上可透光的金屬氧化層，可為ＺｎＯ系材質，厚度至少在１μｍ，且具有粗糙表面或壓花紋路，并由Ｎｉ／Ａｕ層作為光取出層與第二半導體層間的歐姆接觸層； 該ｎ型金屬電極，系設置在第一半導體層的露出面上； 該ｐ型金屬電極，系設置在光取出層上；由此，可經由后續的晶粒加工、設置、接線、及樹脂灌膜封裝，而構成一氮化鎵基Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體發光裝置。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，尤指一種適用于氮化鎵基(GaN-based)III-V族材料的發光二極管者(light-emitting diode，簡稱LED)，主要系在一基板上(substrate)成長一多層磊晶結構(multi-layered epitaxial structure)，藉由一可形成于Ni/Au層上的可透光金屬氧化層(metal oxide layer，例如ZnO)作為光取出層(light extraction layer)，并利用Ni/Au層作為光取出層與多層磊晶結構間的歐姆接觸(Ohmic Contact)層，以構成一LED的發光裝置。該發光裝置，包括一基板、一多層磊晶結構、一Ni/Au歐姆接觸層、一光取出層、一n型金屬電極(n-type metal contact)及一p型金屬電極(p-type metal contact)等構成；其中，該多層磊晶結構又包括緩沖層(buffer layer)、第一半導體層、光產生層(light generating layer)、及第二半導體層等；該Ni/Au層，系形成于第二半導體層上；且該光取出層，系形成于Ni/Au層上，厚度至少在1μm，并具有粗糙表面(RoughSurface)或壓花紋路，故有較高的光取出率(light extractionefficiency)。
技術介紹
目前，公知的氮化鎵基發光裝置，系以Ni/Au結構作為透明電極于P型半導體層表面，而藉以改善發光裝置的發光效率；惟，Ni/Au結構本身即具有透光性較為不佳的材質特性，因此，結構特征上，Ni/Au結構的成形厚度極薄，僅可在0.005至0.2μm的間；又，根據臨界角度θC(CriticalAngle)原則，透明電極應具有適當厚度(即適度的厚膜化)，方可利于光的逃脫放出，則Ni/Au結構在厚度特征的限制下，其對于透光性的增益，恐仍有未盡理想的處。再者，以Ni/Au結構作為透明電極的氮化鎵基發光裝置，因前述的結構特征使然，難以在0.005至0.2μm間的成形厚度上，再施予表面處理而形成更多的側邊，故無法進一步增加光的逃脫放出，而有所缺憾。
技術實現思路
本技術的主要目的，即為提供一種氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置；系在Ni/Au層上形成一可透光的金屬氧化層作為光取出層，并利用Ni/Au層作為光取出層與多層磊晶結構間的歐姆接觸層，以增益透光性，且該光取出層具有適當厚度(即適度的厚膜化)，因此，可施予表面處理，而進一步增加光的逃脫放出。本技術所采取的技術方案為一種氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，包括一基板、一多層磊晶結構、一Ni/Au歐姆接觸層、一光取出層、一n型金屬電極及一p型金屬電極等構成，該多層磊晶結構又包括緩沖層、第一半導體層、光產生層、及第二半導體層等；其中該基板，系以藍寶石或碳化硅(SiC)制成；該緩沖層，系于基板的上表面所形成的LT-GaN/HT-GaN的緩沖層，LT-GaN系為先成長在基板上的低溫緩沖層，HT-GaN系為成長在LT-GaN上的高溫緩沖層；該第一半導體層，系成長于緩沖層上的n型GaN基III-V族化合物半導體層；該光產生層，系成長于第一半導體層上的GaN基III-V族化合物半導體層，或稱為活性層，可為GaN多量子井(MQW)；該第二半導體層，系成長于光產生層上的p型GaN基III-V族化合物半導體層；該Ni/Au歐姆接觸層，系形成于第二半導體層表面；該光取出層，系形成于Ni/Au層上可透光的金屬氧化層，可為ZnO材質，厚度至少在1μm，且具有粗糙表面或壓花紋路，并由Ni/Au層作為光取出層與第二半導體層間的歐姆接觸層；該n型金屬電極，系設置在第一半導體層的露出面上；該p型金屬電極，系設置在光取出層上；由此，可經由后續的晶粒加工、設置、接線、及樹脂灌膜封裝，而構成一氮化鎵基(GaN-based)的發光二極管。本技術所具有的有益效果為1、本技術系以一可形成于Ni/Au層上的可透光金屬氧化層(例如ZnO)作為光取出層，因此，遠比以Ni/Au結構作為透明電極的氮化鎵基發光裝置更具有較高的光取出率。2、本技術因利用Ni/Au層作為光取出層與多層磊晶結構間的歐姆接觸層，因此，Ni/Au結構的成形厚度極薄亦不致影響光的逃脫放出。3、本技術系以可透光金屬氧化層(例如ZnO)作為光取出層，而取代原有的透明電極(Ni/Au結構)，因此，可突破原有透明電極(Ni/Au結構)的厚度限制，使得該光取出層厚度至少在1μm，故可在光取出層上進一步施予表面處理，以形成更多的側邊，而大幅增進光的逃脫放出本技術的特征、技術手段、具體功能、以及具體的實施例，繼以圖式、圖號詳細說明如后。附圖說明以下結合附圖和實施例對本技術進一步說明。圖1為本技術較佳實施例的立體示意圖；圖2為本技術較佳實施例的結構示意圖；圖3為本技術內光的逃脫放出示意圖；圖4至圖5為光取出層的表面處理示意圖；圖6至圖7為壓花紋路的另一實施例示意圖；圖8為本技術第二實施例的結構示意圖；圖9為本技術第三實施例的結構示意圖；圖10為本技術第四實施例的結構示意圖。具體實施方式請參閱圖1至圖2所示，在較佳實施例中，本技術的發光裝置，包括一基板10、一多層磊晶結構20、一Ni/Au歐姆接觸層29、一光取出層30、一n型金屬電極40及一p型金屬電極50等構成，該多層磊晶結構20又包括緩沖層22、第一半導體層24、光產生層26、及第二半導體層28等；其中該基板10，系以藍寶石(sapphire)或碳化硅(SiC)制成，基板厚度可在300至450μm；該緩沖層22，系于基板10的上表面11所形成的LT-GaN/HT-GaN的緩沖層，LT-GaN系為先成長在基板10上的低溫緩沖層，厚度可在30至500，HT-GaN系為成長在LT-GaN上的高溫緩沖層，厚度可在0.5至6μm；該第一半導體層24，系成長于緩沖層22上的n型GaN基III-V族化合物半導體層(n-type gallium nitride-based III-V group compoundsemiconductor)，厚度可在2至6μm，成長溫度Tg約在980至1080℃間；該光產生層26，系成長于第一半導體層24上的GaN基III-V族化合物半導體層(gallium nitride-based III-V group compound semiconductor)，或稱為活性層，可為GaN多量子井(Multi-Quantum Well，簡稱MQW)或InGaN多量子井(MQW)；該第二半導體層28，系成長于光產生層26上的p型GaN基III-V族化合物半導體層(p-type gallium nitride-based III-V group compoundsemiconductor)，例如p-GaN、p-InGaN、p-AlInGaN的磊晶沉積層，厚度可在0.2至0.5μm，成長溫度Tg約在950至1000℃間；該Ni/Au歐姆接觸層29，系形成于第二半導體層28表面，厚度可在0.005至0.2μm；該光取出層30，系形成于Ni/Au層29上可透光本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，包括一基板、一多層磊晶結構、一Ni/Au歐姆接觸層、一光取出層、一n型金屬電極及一p型金屬電極等構成，該多層磊晶結構又包括緩沖層、第一半導體層、光產生層、及第二半導體層等；其特征在于該基板，系可為藍寶石(sapphire)材質，且基板的上表面可成長一緩沖層；該第一半導體層，系成長于緩沖層上的n型GaN基III-V族化合物半導體層；該光產生層，系成長于第一半導體層上的GaN基III-V族化合物半導體層，或稱為活性層，可為GaN多量子井(MQW)；該第二半導體層，系成長于光產生層上的p型GaN基III-V族化合物半導體層；該Ni/Au歐姆接觸層，系形成于第二半導體層表面；該光取出層，系形成于Ni/Au層上可透光的金屬氧化層，可為ZnO系材質，厚度至少在1μm，且具有粗糙表面或壓花紋路，并由Ni/Au層作為光取出層與第二半導體層間的歐姆接觸層；該n型金屬電極，系設置在第一半導體層的露出面上；該p型金屬電極，系設置在光取出層上；由此，可經由后續的晶粒加工、設置、接線、及樹脂灌膜封裝，而構成一氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置。2.根據權利要求1所述的氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，其特征在于該基板，亦可為碳化硅(SiC)材質。3.根據權利要求1所述的氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，其特征在于該基板的厚度，可在300至450μm。4.根據權利要求1所述的氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，其特征在于該緩沖層，系于基板的上表面所形成的LT-GaN/HT-GaN的緩沖層，LT-GaN系為先成長在基板上的低溫緩沖層，LT-GaN的厚度可在30至500，HT-GaN系為成長在LT-GaN上的高溫緩沖層，HT-GaN的厚度可在0.5至6μm。5.根據權利要求1所述的氮化鎵基III-V族化合物半導體發光裝置，其特征在于該第一半導體層的厚度，可在2至6μm；該第二半導體層，可為p-GaN、p-InGaN、p-AlInGaN的磊晶沉積層，厚度可在0.2至0.5μm。6.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪詳竣，黃振斌，易乃冠，
申請(專利權)人：炬鑫科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：