专利名称：具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种氮化铟镓/氮化镓多重量子井结构发光二极管(InGaN/GaN MQW LEDs)，特别涉及一种利用镁和铝共同掺杂且可制作低温成长氮化铟镓(Inl-yGayN)低电阻值的p型接触层。
背景技术：
现有技术中氮化铟镓/氮化镓多量子井结构(multiquantum well，MQW)发光二极管，主要利用高温成长的p型氮化镓(GaN)作为接触层，通常接触层总是形成于主动层(发光层)上方。在实际制造过程中发现，高温成长接触层，会使前一步骤低温成长主动层(发光层)磊晶特性不能维持，此一效果，即磊晶不能保持成长时的规则排列，不仅使发光层的电特性变差或导电不良成为废品，进而会影响整个组件，必须采用较高电压为操作电压，结果会使得运作时消耗的电功率增加。因此，为了要克服前揭问题，故我们需要一种新的结构，以便得到低温成长低电阻p型接触层。
发明内容
关于前述揭示的现有技术中氮化镓系多量子井结构发光二极管问题，本发明系提供一种氮化镓系多量子井结构发光二极管，利用镁和铝共同掺杂且可低温成长的氮化铟镓(Inl-yGayN)成长的p型接触层。
因此本发明首要目的在于使镁和铝共同掺杂氮化铟镓(Inl-yGayN)成长p型接触层的电阻值，较传统p型氮化镓接触层的电阻值为低。原因在于本发明以铝掺杂成长p型接触层，可增加二维电洞载子(carrier)及其迁移率(mobility)，且氮化铟镓具有比氮化镓更低能隙，故能达成此一目的。
本发明再一目的为改善p型接触层的材质发生吸光问题。一般而言，p型接触层在主动层(发光层)上方，故p型接触层吸光会造成氮化镓系多量子井结构发光二极管发光效率降低。而本发明镁和铝共同掺杂氮化铟镓p型接触层由于可低温成长p型接触层，使得氮化镓系材料侧向成长速率降低而达到表面粗糙化的效果，进而降低光被全反射的机率，以提高组件发光效率。
本发明又一目的为提供制作主动层(发光层)后，低温制作p型接触层步骤的简便性，并使得整体电特性变好，能降低整体组件的操作电压，其运作时消耗的电功率减低，及提高生产良率。由于本发明p型接触层成长温度，较习知技艺p型接触层，以氮化镓为材质来得低，故自氮化铟镓主动层(发光层)到氮化铟镓(In1-yGayN)成长的p型接触层，皆可采同样低温成长，进而保护氮化铟镓发光层，从而提高组件整体发光效率。
图1系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构的第一实施例。
图2系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构的第二实施例。
图3系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构的第三实施例。
图4系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构的第四实施例。
图中10 基板11 缓冲层12 n型氮化镓层 13 主动层14 p型被覆层 15 p型接触层16 n型电极层 17 p型电极层20 基板21 缓冲层22 n型氮化镓层 23 主动层24 p型被覆层 25 p型接触层26 n型电极层 27 p型电极层31 缓冲层 32 n型氮化镓层
33主动层 340第一被覆层342 第二被覆层 35 p型接触层36n型电极层37 p型电极层41缓冲层 42 n型氮化镓层43主动层 440第一被覆层45p型接触层46 n型电极层47p型电极层具体实施方式
本发明目的及诸多优点将藉由下列具体实施例详细说明，及参照所附图式，而被完全揭露。
图1系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第一实施例。根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第一实施例，其包含基板10，缓冲层(buffer layer)11，n型氮化镓层12，主动层13，p型被覆层14，p型接触层15。基板10材质可由氧化铝单晶(Sapphire)(包含C-Plane、R-Plane和A-Plane)，SiC(6H-SiC或4H-SiC)，Si，ZnO，GaAs和尖晶石(MgAl2O4)制成，晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物也可使用，但一般使用Sapphire及SiC。位于基板10上的缓冲层11，其材质系氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN)，其中0≤X＜1，0≤Y＜1。
位于缓冲层11上的n型氮化镓层12。位于n型氮化镓层12上的主动层13，其材质系氮化铟镓。位于主动层13上的p型被覆层14，其材质系镁掺杂(Mg-doped)的p型氮化铝铟(Al1-xInxN)，其中0＜X＜1，但0.1≤X≤0.4为最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。位于p型被覆层14上的p型接触层15，其材质系铝镁共同掺杂(Al-Mg-codoped)的p型氮化铟镓(InyGa1-yN)，其中0≤Y＜1，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第一实施例，进一步地可包含位于n型氮化镓层上12的n型电极层16。根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第一实施例，进一步地可包含位于p型接触层15上的p型电极层17，p型电极层17包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix的金属导电层或透明导电氧化层(transparent conductive oxide layer，TCO)包含ITO，CTO，ZnOAl，ZnGa2O4，SnO2Sb，Ga2O3Sn，AgInO2Sn，In2O3Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
图2系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第二实施例。根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第二实施例，其包含基板20，缓冲层21，n型氮化镓层22，主动层23，p型被覆层24，p型接触层25。
基板20，其材质可由氧化铝单晶(Sapphire)(包含C-Plane、R-Plane和A-Plane)，SiC(6H-SiC或4H-SiC)，Si，ZnO，GaAs和尖晶石(MgAl2O4)制成，晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物也可使用，但一般使用Sapphire及SiC。位于基板20上的缓冲层21，其材质系氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN)，其中0≤X＜1，0≤Y＜1。位于缓冲层21上的n型氮化镓层22。位于n型氮化镓层22上的主动层23，其材质系氮化铟镓。位于主动层23上的p型被覆层24，其材质系镁镓共同掺杂(Mg-Ga-codoped)的氮化铝铟(Al1-xInxN)，其中0＜X＜1，但0.1≤X≤0.4最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。位于p型被覆层24上的p型接触层25，其材质系铝镁共同掺杂(Al-Mg-codoped)的p型氮化铟镓(InyGa1-yN)，其中0≤Y＜1，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第二实施例，进一步地包含位于n型氮化镓层22上的n型电极层26。根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第二实施例，进一步地可包含p型接触层25上的p型电极层27。p型电极层27包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix的金属导电层或透明导电的氧化层(transparent conductive oxide layer，TCO)包含ITO，CTO，ZnOAl，ZnGa2O4，SnO2Sb，Ga2O3Sn，AgInO2Sn，In2O3Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
图3系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第三实施例。本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第三实施例，其包含基板30，缓冲层31，n型氮化镓层32，主动层33，双重被覆层34，p型接触层35。基板30，其材质可由氧化铝单晶(Sapphire)(包含C-Plane、R-Plane和A-Plane)，SiC(6H-SiC或4H-SiC)，Si，ZnO，GaAs和尖晶石(MgAl2O4)制成，晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物也可使用，但一般使用Sapphire及SiC。位于基板30上的缓冲层31，其材质系氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN)，其中0≤X＜1，0≤Y＜1。n型氮化镓层32位于缓冲层31上。
氮化镓层32上的主动层33，其材质系氮化铟镓。
位于主动层33上的双重被覆层34，其包含第一被覆层340，第二被覆层342。位于主动层33上的第一被覆层340，系镁镓掺杂(Mg-Ga-codoped)的p型氮化铝铟(Al1-xInxN)，其中0＜X＜1，但0.1≤X≤0.4最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，但50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。位于第一被覆层340上的第二被覆层342，系镁掺杂(Mg-doped)的p型氮化铝铟(Al1-zInzN)，其中0＜Z＜1，但0.1≤Z≤0.4最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，但50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
p型接触层35，其材质系铝镁共同掺杂(Al-Mg-codoped)的氮化铟镓(InyGa1-yN)，其中0≤Y＜1，其位于双重被覆层34上，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第三实施例，进一步地包含位于n型氮化镓层32上的n型电极层36。本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第三实施例，进一步地可包含位于p型接触层35上的p型电极层37。p型电极层37包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix的金属导电层或透明导电氧化层(transparent conductive oxide layer，TCO)包含ITO，CTO，ZnOAl，ZnGa2O4，SnO2Sb，Ga2O3Sn，AgInO2Sn，In2O3Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
图4系根据本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第四实施例。本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第四实施例，其包含基板40，缓冲层41，n型氮化镓层42，主动层43，双重被覆层44，p型接触层45。基板40，其材质可由氧化铝单晶(Sapphire)(包含C-Plane、R-Plane和A-Plane)，SiC(6H-SiC或4H-SiC)，Si，ZnO，GaAs和尖晶石(MgAl2O4)制成，晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物也可使用，但一般使用Sapphire及SiC。位于基板40上的缓冲层41，其材质系氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN)，其中0≤X＜1，0≤Y＜1。n型氮化镓层42系位于缓冲层41上。
位于n型氮化镓层42上的主动层43，其材质系氮化铟镓。
位于主动层43上的双重被覆层44，其包含第一被覆层440及第二被覆层442。位于主动层43上的第一被覆层440，系镁掺杂(Mg-doped)的p型氮化铝铟(Al1-xInxN)，其中0＜X＜1，但0.1≤X≤0.4为最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，但50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。位于第一被覆层440上的第二被覆层442，系镁镓共同掺杂(Mg-Ga codoped)的p型氮化铝铟(Al1-zInzN)，其中0＜Z＜1，0.1≤Z≤0.4最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，但50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
位于双重被覆层44上的p型接触层45，其材质系铝镁共同掺杂(Al-Mg-codoped)的p型氮化铟镓(InyGa1-yN)，其中0≤Y＜1，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
本发明具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构第四实施例，进一步地包含位于n型氮化镓层42上的n型接触层46。本发明氮化镓系发光二极管结构第四实施例，进一步地包含位于p型接触层45上的电极层47。电极层47包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix的金属导电层或透明导电氧化层(transparent conductive oxide layer，TCO)，其包含ITO，CTO，ZnOAl，ZnGa2O4，SnO2Sb，Ga2O3Sn，AgInO2Sn，In2O3Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
本文以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围，任何其它凡不脱离本发明所揭示精神而完成的改变或修饰，均应属本发明的申请专利范围。
权利要求
1.一种具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包括一基板，其材质可由氧化铝单晶，包含C-Plane、R-Plane和A-Plane，SiC，为6H-SiC或4H-SiC，Si，ZnO，GaAs和尖晶石制成，或是晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物，但一般使用Sapphire及SiC；一缓冲层，其材质系氮化铝镓铟，其中0≤X＜1，0≤Y＜1，位于该基板上；一n型氮化镓层，系位于该缓冲层上；一主动层，其材质系氮化铟镓，位于该n型氮化镓层上；一p型被覆层，位于该主动层上，其材质系镁掺杂的p型氮化铝铟，其中0＜X＜1，0.1≤X≤0.4最佳，其厚度介于50埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一p型接触层，位于该p型被覆层上，其材质系铝镁共同掺杂的p型氮化铟镓，其中0≤Y＜1，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，进一步地包含一n型电极层，位于该n型氮化镓层上。
3.根据权利要求1所述的发光二极管结构，进一步地包含一p型电极层，位于该p型接触层上。
4.根据权利要求1或3所述的发光二极管结构，该p型电极层包含一金属导电层或一透明导电氧化层，其中该金属导电层的材质包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix，该透明导电氧化层的材质包含ITO，CTO，ZnO:Al，ZnGa2O4，SnO2:Sb，Ga2O3:Sn，AgInO2:Sn，In2O3:Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
5.一种具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包括一基板，其材质可由氧化铝单晶，包含C-Plane、R-Plane和A-Plane，SiC，为6H-SiC或4H-SiC，Si，ZnO，GaAs和尖晶石制成，或是晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物，但一般使用Sapphire及SiC；一缓冲层，其材质系氮化铝镓铟，其中0≤X＜1，0≤Y＜1，位于该基板上；一n型氮化镓层，系位于该缓冲层上；一主动层，其材质系氮化铟镓，位于该n型氮化镓层上；一p型被覆层，其材质系镁镓共同掺杂的氮化铝铟，其中0＜X＜1，但0.1≤X≤0.4最佳，位于该主动层上，其厚度介于50埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一p型接触层，其材质系铝镁共同掺杂的p型氮化铟镓，其中0≤Y＜1，位于该p型被覆层上，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
6.根据权利要求5所述的发光二极管结构，进一步地包含一n型电极层，位于该n型氮化镓层上。
7.根据权利要求5所述的发光二极管结构，进一步地包含一p型电极层，位于该p型接触层上。
8.根据权利要求7所述的发光二极管结构，该p型电极层包含一金属导电层或一透明导电氧化层，其中该金属导电层的材质包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix，该透明导电氧化层的材质包含ITO，CTO，ZnO:Al，ZnGa2O4，SnO2:Sb，Ga2O3:Sn，AgInO2:Sn，In2O3:Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
9.一种具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包括一基板，其材质可由氧化铝单晶，包含C-Plane、R-Plane和A-Plane，SiC，为6H-SiC或4H-SiC，Si，ZnO，GaAs和尖晶石制成，或是晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物，但一般使用Sapphire及SiC；一缓冲层，其材质系氮化铝镓铟，其中0≤X＜1，0≤Y＜1，位于该基板上；一n型氮化镓层，系位于该缓冲层上；一主动层，其材质系氮化铟镓，位于该n型氮化镓层上；一双重被覆层，系位于该主动层上，其包含一第一被覆层，系镁镓掺杂的p型氮化铝铟，其中0≤X＜1，0.1≤X≤0.4最佳，最佳位于该主动层上，其厚度介于50埃至3000埃间，50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一第二被覆层，系镁掺杂的p型氮化铝铟，其中0≤Z＜1，0.1≤Z≤0.4最佳，位于该第一被覆层上，其厚度介于50埃至3000埃间，50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一p型接触层，材质系铝镁共同掺杂的氮化铟镓，其中0≤Y＜1，其位于该双重被覆层上，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
10.根据权利要求9所述的发光二极管结构，进一步地包含一n型电极层，位于该n型氮化镓层上。
11.根据权利要求9所述的发光二极管结构，进一步地包含一p型电极层，位于该p型接触层上。
12.根据权利要求11所述1的发光二极管结构，该p型电极层包含一金属导电层或一透明导电氧化层，其中该金属导电层的材质包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix，该透明导电氧化层的材质包含ITO，CTO，ZnO:Al，ZnGa2O4，SnO2:Sb，Ga2O3:Sn，AgInO2:Sn，In2O3:Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
13.一种具有低温成长低电阻值p型接触层的氮化镓系发光二极管结构，其特征在于，包括一基板，其材质可由氧化铝单晶，包含C-Plane、R-Plane和A-Plane，SiC，为6H-SiC或4H-SiC，Si，ZnO，GaAs和尖晶石制成，或是晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物，但一般使用Sapphire及SiC；一缓冲层，其材质系氮化铝镓铟，其中0≤X＜1，0≤Y＜1，位于该基板上；一n型氮化镓层，系位于该缓冲层上；一主动层，其材质系氮化铟镓，位于该n型氮化镓层上；一双重被覆层，系位于该主动层上，其包含一第一被覆层，系镁掺杂的p型氮化铝铟，其中0＜X＜1，0.1≤X≤0.4最佳，位于该主动层上，其厚度介于50埃至3000埃间，50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一第二被覆层，系镁镓共同掺杂的p型氮化铝铟，其中0＜Z＜1，0.1≤Z≤0.4最佳，位于该第一被覆层上，其厚度介于50埃至3000埃间，50埃至1000埃最佳，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间；及一p型接触层，其材质系铝镁共同掺杂的p型氮化铟镓，其中0≤Y＜1，位于该双重被覆层上，其厚度介于200埃至3000埃间，且其成长温度介于摄氏600度至1100度间。
14.根据权利要求13所述的发光二极管结构，进一步地包含一n型电极层，位于该n型氮化镓层上。
15.根据权利要求13所述的发光二极管结构，进一步地包含一p型电极层，位于该p型接触层上。
16.根据权利要求15所述的发光二极管结构，该p型电极层包含一金属导电层或一透明导电氧化层，其中该金属导电层的材质包含Ni/Au，Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，Sn/Au，Ta/Au，TiN，TiWNx，WSix，该透明导电氧化层的材质包含ITO，CTO，ZnO:Al，ZnGa2O4，SnO2:Sb，Ga2O3:Sn，AgInO2:Sn，In2O3:Zn，CuAlO2，LaCuOS，NiO，CuGaO2，SrCu2O2。
全文摘要
本发明涉及一种利用镁和铝共同掺杂且可低温成长氮化铟镓(In1－yGayN)低电阻值的p型接触层(Contecting layer)的氮化镓系发光二极管结构，其包含基板、缓冲层、n型氮化镓层、主动层、p型被覆层及p型接触层。本发明可使镁(Mg)和铝(Al)共同掺杂氮化铟镓(In1－yGayN)成长低电阻值(low resistivity)p型接触层，并可因镁和铝共同掺杂而改善p型氮化铟镓接触层的材质发生吸光问题。最后具有低温制作p型接触层的简便性，并使得整体电特性变好，降低整体组件的操作电压，其运作时消耗电功率减低，及提高生产良率。
文档编号H01L33/00GK1747188SQ20041007393
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者武良文, 涂如钦, 游正璋, 温子稷, 简奉任 申请人:璨圆光电股份有限公司