[發明專利]氧化鋅基半導體發光組件及其制造方法

無效

• 申請號: 200810081961.4
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101540354A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 陳敏璋;陳星兆
• 申請（專利權）人: 陳敏璋
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01S5/30
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種半導體發光組件(Semiconductor?light-emitting?device)及其制造方法，特別涉及一種氧化鋅基(ZnO-based)半導體發光組件及其制造方法。

背景技術

發光二極管(Light-Emitting?Diode，LED)，是一種半導體組件，初時多用作為指示燈、顯示板等。隨著白光LED的出現，也被用作照明。它被譽為21世紀的新型光源，具有效率高，壽命長，不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。

氧化鋅(ZnO)為II-VI族化合物半導體，能帶結構為直接能帶，能隙能量(bandgap?energy)約為3.37eV，發光范圍在紫外光的波段。作為制造白光LED的材料來說，氧化鋅具有下列優點：

1.材料蘊藏豐富，且成本低廉。

2.氧化鋅的激子(exciton)的束縛能(binding?energy)高達60meV，可以達到相當高的發光效率。

3.氧化鋅的發光波長為380nm左右，用來激發RGB熒光材料，較一般常用來制作白光LED的其它材料(如GaN)，效率較高，所以氧化鋅相當合適于作為白光LED的材料。

4.氧化鋅較一般常用來制作白光LED的其它材料(如GaN)容易利用酸堿蝕刻方法來加工。

然而，由于氧化鋅中存在較多的施體(donor)缺陷，此缺陷會對摻雜的受體(acceptor)產生補償作用，并且由于受體雜質在氧化鋅內的固態溶解度很低，所以難以制造出高質量的P型氧化鋅，也因此無法制作出發光二極管的核心結構-p-n接面。

盡管氧化鋅非常適合用來作為白光LED材料，但由于目前技術上的限制，使得利用氧化鋅作為白光LED材料的技術發展停滯不前。

發明內容

本發明的目的是提供一種氧化鋅基半導體發光組件及其制造方法，以解決上述問題。

根據本發明一較佳實施例的制造半導體發光組件的方法，首先，制備基材(substrate)。接著，通過一基于原子層沉積(Atomic?Layer?Deposition，ALD)的制程，在基材上或之上形成氧化鋅基多層結構(ZnO-based?multi-layerstructure)，氧化鋅基多層結構包含發光區域(light-emitting?region)。

因此，根據本發明的制造半導體發光組件的方法，是利用基于原子層沉積之制程制造半導體發光組件。借此，可以成功制造出高質量的氧化鋅基半導體發光組件。此外，通過原子層沉積制程具有材料成長溫度較低、精準的材料成份的控制、可以達到高濃度的摻雜、材料缺陷密度低、具有良好的接口質量與均勻度等優點，進而使半導體發光組件具有非常高的晶體質量與很低的缺陷密度。

附圖說明

為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下面將結合附圖對本發明的較佳實施例詳細說明：

圖1是根據本發明一較佳實施例的制造方法的示意圖。

圖2是利用原子層沉積制程在藍寶石基材上成長的ZnO薄膜的X光繞射特性圖。

圖3是利用原子層沉積制程在藍寶石基材上成長的ZnO薄膜在室溫下自發放射的發光頻譜圖。

圖4是利用原子層沉積制程在藍寶石基材上成長的ZnO薄膜發生受激放射現象時的發光頻譜圖。

圖5是利用原子層沉積制程在藍寶石基材上成長的ZnO薄膜的發光強度與激發強度的關系。

圖6是根據本發明一具體實施例的一半導體發光組件的示意圖。

圖7是圖6所示的半導體發光組件的電流-電壓特性。

圖8是圖6所示的半導體發光組件中ZnO層以及GaN層的X光繞射特性圖。

圖9是圖6所示的半導體發光組件中ZnO層及GaN層在室溫下photoluminescence的發光頻譜。

圖10是圖6所示的半導體發光組件隨注入電流增加的發光頻譜。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1是根據本發明一較佳實施例的制造方法的示意圖。根據本發明的較佳實施例的制造方法利用基于原子層沉積的制程制造氧化鋅基半導體發光組件。在此，氧化鋅基半導體發光組件意指其包含氧化鋅層、Mg_xZn_1-xO層、Be_yZn_1-yO層或其它含氧化鋅的化合物層，但不以此為限。