[發(fā)明專利]發(fā)光二極管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310478866.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN104425660A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅毅耕;蔡佳龍;陳宏澤;周志學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院;華新麗華股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/02
• 分類號(hào): H01L33/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，是涉及一種可提高發(fā)光效率的發(fā)光二極管(light?emitting?diode，簡(jiǎn)稱LED)。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體元件，主要是由III-Ⅴ族元素化合物半導(dǎo)體材料所構(gòu)成。因?yàn)檫@種半導(dǎo)體材料具有將電能轉(zhuǎn)換為光的特性，所以對(duì)這種半導(dǎo)體材料施加電流時(shí)，其內(nèi)部的電子會(huì)與空穴結(jié)合，并將過剩的能量以光的形式釋出，而達(dá)成發(fā)光的效果。一般而言，在發(fā)光二極管中，以單晶藍(lán)寶石為基板(Sapphire?substrate)的藍(lán)綠光發(fā)光二極管正主宰著液晶顯示器與照明市場(chǎng)。此種發(fā)光二極管的主動(dòng)層目前主要以氮化鎵與氮化銦鎵(GaN/InGaN)材料外延成長(zhǎng)(Epitaxial?growth)于藍(lán)寶石基板上，然而，由于此種以氮化鎵外延成長(zhǎng)的薄膜和藍(lán)寶石基板之間因晶格常數(shù)彼此不匹配屬于異質(zhì)外延，因此將造成氮化物薄膜中產(chǎn)生極高的缺陷密度(約10⁹cm^-2至10¹⁰cm^-2)，以及因熱傳導(dǎo)效率不佳(0.3W/cmK)、熱膨脹系數(shù)的差異過大的情形，其因而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力將導(dǎo)致芯片彎曲甚至嚴(yán)重?cái)嗔训膯栴}，影響高效率發(fā)光二極管的發(fā)展。

另外，發(fā)光二極管中產(chǎn)生的光容易因氮化鎵與空氣之間的折射率差而使得僅有約4.54%的光可順利地從氮化鎵表面出射至空氣中。如此一來，低光粹取率(light?extraction?efficiency)將使得發(fā)光二極管的外部量子效率大幅降低，因此業(yè)界亟待開發(fā)一種同時(shí)具有高效率及高光萃取率的發(fā)光二極管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管，其發(fā)光二極管是成長(zhǎng)于一同質(zhì)n型摻雜氮化鎵薄膜的表面，其同質(zhì)成長(zhǎng)將可大幅度的降低缺陷密度，其n型氮化物半導(dǎo)體為不同兩種摻雜物(硅和氧)組成，其硅摻雜和氧摻雜n型氮化物半導(dǎo)體接面處符合一特定關(guān)系可有效改善界面處濃度減少的問題，提升LED效能。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)光二極管元件的制作方法，其在氮化鎵薄膜的N-face表面利用濕蝕刻技術(shù)制作幾何結(jié)構(gòu)，其結(jié)合結(jié)構(gòu)在特定范圍內(nèi)可有效提升光萃取率，其幾何結(jié)構(gòu)密度大于或等于所制作薄膜的缺陷密度，其發(fā)光二極管厚度為70～200um。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管，其包括第一型摻雜氮化鎵基板、第一型半導(dǎo)體層、主動(dòng)層、第二型半導(dǎo)體層以及第一電極以及一第二電極。第一型摻雜氮化鎵基板具有一第一摻雜元素。第一型半導(dǎo)體層位于第一型摻雜氮化鎵基板上，第一型半導(dǎo)體層具有一不同于第一摻雜元素的一第二摻雜元素，且第二摻雜元素于第一型摻雜氮化鎵基板與第一型半導(dǎo)體層之間的界面具有一摻雜濃度的峰值為3x10¹⁸/cm³至1x10²⁰/cm³。主動(dòng)層位于第一型半導(dǎo)體層上。第二型半導(dǎo)體層位于主動(dòng)層上。第一電極與第二電極分別位于第一型摻雜氮化鎵基板與第二型半導(dǎo)體層上。

本發(fā)明提出另一種發(fā)光二極管，其包括第一型摻雜氮化鎵基板、第一型半導(dǎo)體層、主動(dòng)層、第二型半導(dǎo)體層以及第一電極以及一第二電極。第一型摻雜氮化鎵基板具有一第一摻雜元素。第一型半導(dǎo)體層位于第一型摻雜氮化鎵基板上，第一型半導(dǎo)體層具有一不同于第一摻雜元素的一第二摻雜元素，且在第一型摻雜氮化鎵基板與第一型半導(dǎo)體層之間的界面，第二摻雜元素的摻雜濃度相對(duì)于第一摻雜元素的摻雜濃度的比值為0.38至1000。主動(dòng)層位于第一型半導(dǎo)體層上。第二型半導(dǎo)體層位于主動(dòng)層上。第一電極與第二電極分別位于第一型摻雜氮化鎵基板與第二型半導(dǎo)體層上。

本發(fā)明提出再一種發(fā)光二極管，其包括第一型摻雜氮化鎵基板、第一型半導(dǎo)體層、主動(dòng)層、第二型半導(dǎo)體層以及第一電極以及一第二電極。第一型摻雜氮化鎵基板具有一第一摻雜元素。第一型半導(dǎo)體層位于第一型摻雜氮化鎵基板上，第一型半導(dǎo)體層具有一不同于第一摻雜元素的一第二摻雜元素，且在第一型摻雜氮化鎵基板與第一型半導(dǎo)體層之間的界面，第二摻雜元素的摻雜濃度變化值相對(duì)于厚度的數(shù)值為1.0x10²²/cm⁴至1.0x10²⁶/cm⁴。主動(dòng)層位于第一型半導(dǎo)體層上。第二型半導(dǎo)體層位于主動(dòng)層上。第一電極與第二電極分別位于第一型摻雜氮化鎵基板與第二型半導(dǎo)體層上。