[發明專利]發出輻射的半導體元件及降低其操作電壓的方法

無效

• 申請號: 200810097609.X
• 申請日: 2008-05-21
• 公開（公告）號: CN101587924A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 林文禹;黃世晟;詹世雄
• 申請（專利權）人: 先進開發光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01S5/00;H01S5/323
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 晨

技術領域

本發明涉及一種發出輻射的半導體元件，特別涉及一種可降低操作電壓 的發出輻射的半導體元件。

背景技術

發光二極管為一利用半導體材料所制作而成的元件，為一種可將電能轉 換為光能的微細固態光源。由于發光二極管具有體積小、壽命長、驅動電壓 低、發熱量低、耗電量小、反應速度快、無汞污染等環保問題以及單性光發 光的特性及優點，且能夠配合各種應用設備的輕、薄、以及小型化的需求， 因此，已成為日常生活中普及的電子產品。

近年來，許多的焦點集中在以三族氮化物為主的半導體所形成的發光元 件，例如氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦 鎵(InGaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)等。

在以三族氮化物為主的半導體元件中，通常以p型GaN材料為p型導電 層。p型傳導層的材質為p型摻雜的三族氮化物材料，而因p型氮化物半導 體材料的摻雜濃度無法像n型材料那么高，使得p型電極不易與p型半導體 形成良好的歐姆接觸，因此往往需要在p型傳導層上額外形成金屬氧化透明 傳導電極層，以面電極的方式降低接觸電阻。

金屬氧化透明傳導材料，如銦錫氧化物(ITO)與氧化鎳(NiO)等，已 被廣泛用于光電元件中，例如薄膜晶體管(TFT-LCD)、有機發光二極管元 件(OLED)與發光二極管等，且特別是以三族氮化物為主的發光二極管元 件中，金屬氧化透明傳導材料的使用更是多見。此金屬氧化透明傳導材料在 光電元件中所扮演的角色為一電子傳導層與一光傳輸層。對于光電元件而 言，主要的技術改進仍在于尋找如何讓元件具有更低且更穩定的順向操作電 壓，因此，上述以透明電極層作為面電極以降低接觸電阻的方式仍然不夠。 然而，要在ITO與p型GaN膜層間形成一歐姆傳導的接觸層并非容易之事。

一般常見的用以降低接觸電阻的傳統技術大多以高摻雜的p型接觸層作 為解決方法，然而，此高摻雜的p型接觸層可能因摻雜材料的能隙大小而造 成吸光的情形，且因摻雜濃度太高而造成載子的擴散，導致操作電壓的不穩 定情形。

有鑒于此，仍有必要開發新的發光二極管結構，以達到降低操作電壓的 目的，并改善光取出的效率，提升發光二極管的亮度，以符合市場需求。

發明內容

本發明提供一種非p型歐姆(ohmic)接觸層，用以降低發出輻射的半 導體元件的操作電壓。

本發明所提供的非p型歐姆接觸層，其材料不包含鎂金屬，因此更能降 低膜層對光的吸收。

本發明所提供的Al_xGa_yIn_(1-x-y)N非p型歐姆接觸層為單一外延成長層， 除了能得到穩定的傳導特性，更能避免多表面所誘發生成的光反射現象。

本發明提供一種發出輻射的半導體元件，包含：一用以產生輻射的活性 層(active?layer)、一p型傳導層、一透明傳導層(transparent?conductive?layer， TCL)，與一非p型歐姆(ohmic)接觸層。其中，p型傳導層形成于活性層 上，透明傳導層形成于p型傳導層上，而非p型歐姆接觸層介于p型傳導層 與透明傳導層之間。

根據上述的發出輻射的半導體元件，其中，該半導體元件為發光二極管 或為激光二極管。

根據上述的發出輻射的半導體元件，其中，該非p型歐姆接觸層是為 Al_xGa_yIn_(1-x-y)N四元合金，x值與y值的范圍為0≤x≤1，0≤y≤1，且上述 該Al_xGa_yIn_(1-x-y)N四元合金中的能隙大于活化層的能隙，以此特性降低該非p 型歐姆接觸層的吸光效應。

根據上述的發出輻射的半導體元件，其中，該非p型歐姆接觸層是為單 一外延成長層，該非p型歐姆接觸層的厚度范圍值為

根據上述的發出輻射的半導體元件，其中，該非p型歐姆接觸層是用以 降低該發出輻射的半導體元件其操作電壓。