專利名稱：高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，涉及一種以n型磷化
鋁銦作為電流阻隔結(jié)構(gòu)，加強車ir入的電流流向非出光面電才及所遮蔽 的磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層區(qū)域，由此使電流分布達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn) 而才是高發(fā)光效率。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode， LED )的基本原理是通過電 子與電洞的結(jié)合而產(chǎn)生光，就PN^妄面而言，在順向偏壓時，電子 與電洞分別注入空乏區(qū)i或(depletion region )，這些注入的電子與電 洞相互結(jié)合，其能量即以光的形式》文出。
且自乂人有才幾金屬4匕學(xué)氣相蟲晶系統(tǒng)(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD ):技術(shù)的快速發(fā)展，普遍#:應(yīng)用在生長磷 化鋁鎵銦(AlGalnP)的材料，并得到優(yōu)良質(zhì)量的結(jié)晶，因此已被 用來大量生產(chǎn)高亮度的發(fā)光二極管。
在已知發(fā)光二極管的磷化鋁鎵銦(AlGalnP )雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double heterostructure, DH )中，包含形成于n型砷化鎵(GaAs )基材上的 n型AlGalnP束縛層(cladding layer),形成于n型束縛層上的 AlGalnP活性層(active layer )，以及形成于活性層上的p型AlGalnP 束縛層。當(dāng)改變在活性層中的鋁(Al)與鎵(Ga)的比例時，可應(yīng) 用于制造波長680nm至550nm之間的可見光區(qū)發(fā)光二極管。而在活化層兩側(cè)的束縛層，具有局限載子的功能，可提高發(fā)光二極管的 發(fā)光效率。
如圖1所示，已知技術(shù)中，如美國專利5,008,718號的發(fā)光二 極管結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)包括一n型GaAs基材10、 一n 型AlGalnP束縛層11、 一未摻雜的AlGalnP活性層12、 一 p型 AlGalnP束縛層13、 一窗戶層14、以及一背面電極15和一正面電 才及16。其主要特點在于該p型AlGalnP束縛層13上長有一層電阻 系數(shù)低、導(dǎo)電性佳且能隙大于該AlGalnP活性層12的窗戶層14, 由此使電流能均勻地擴(kuò)散分布。其中該窗戶層14的材料是砷化鋁 鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)或磷化鎵(GaP )等。
上述結(jié)構(gòu)雖然使電流能均勻分布以達(dá)到高質(zhì)量AlGalnP發(fā)光二 才及管，^旦因為AlGalnP活性層12所產(chǎn)生的光一奪#皮該正面電才及16遮 蔽，降低發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，除了分布式 布拉-才各反射層(Distributed Bragg Reflector, DBR )加強發(fā)光二才及管 的光的反射外，也以n型磷化鋁銦(AlInP)作為電流阻隔結(jié)構(gòu)，加 強輸入的電流流向非出光面電極所遮蔽的活性層區(qū)域，提高發(fā)光亮 度。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)， 其至少包括由砷化鎵(GaAs )所形成的n型基板，且該n型基板 底面形成歐姆n電極。分布式布拉格反射層，其形成于該n型基板 上?！坊懟X鎵銦(AlGalnP)半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)，其形成于該分布式 布拉格反射層上，用以回應(yīng)電流的導(dǎo)通而產(chǎn)生光。由磷化鎵(GaP) 所形成的p型窗口層，其形成于該磷化鋁鎵錮(AlGalnP)半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)上；歐姆p電才及，形成于該p型窗口層上；以及由n型石舞 化鋁銦(AlInP)所形成高摻雜的島狀結(jié)構(gòu)層，其中磷化鋁銦為 Al0.5In。.5P，其形成于該-粦化鋁4家銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)部分表面用以形 成電流阻隔，被該p型窗口層所包覆，且該島狀結(jié)構(gòu)層位于該歐姆 p電極下方。
其中，該島狀結(jié)構(gòu)層的摻雜材料選自硅(Si)及碲(Te)其中 之一進(jìn)行，具有1016 102()^11-3的n型摻雜程度，厚度在O.Ol lpm 之間，且該島狀結(jié)構(gòu)層的邊長長度為該歐姆p電4及相對應(yīng)邊長的1/2 至3/2倍。
本發(fā)明的優(yōu)點在于除了分布式布拉格反射層加強發(fā)光二才及管 的光的反射外，也通過n型磷化鋁銦作為電流阻隔結(jié)構(gòu)，加強輸入 的電流流向非出光面電極所遮蔽的磷化鋁鎵銦(AlGalnP)半導(dǎo)體 疊層區(qū)域，且該島狀結(jié)構(gòu)層對應(yīng)于出光面的歐姆p電極，且邊長長 度界于該歐姆p電4及對應(yīng)邊長的1/2至3/2倍，由此使電流分布達(dá) 到最佳狀態(tài)，進(jìn)而提高發(fā)光效率。


圖1為已知一種發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)以實施例來作進(jìn)一步說 明，但應(yīng)了解的是，這些實施例僅為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋 為本發(fā)明實施的限制。請參閱圖2，本發(fā)明提出一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其至少 包括 一由砷化鎵(GaAs )所形成的n型基板100，且其底面形成 一歐姆n電極150。 一分布式布拉格反射層110，該分布式布拉格 反射層110形成于該n型基纟反100上；該分布式布4立一各反射層110 一般可由AlxGa^As/AlyGa!.yAs材料所構(gòu)成，其中O^x^l, 0^y 〇1，且x"。
一石粦4b鋁4家銦(AlGalnP)半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)120，形成于該分布 式布4立格反射層110上，于發(fā)光二才及管結(jié)構(gòu)中用以響應(yīng)電流的導(dǎo)通 而產(chǎn)生光。其中該磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)120至少包含一由n 型磷化鋁銦鎵所形成的n型束縛層121,該n型束縛層121形成于 該分布式布拉格反射層110上； 一由磷化鋁銦4家所形成未摻雜的活 性層122，該活性層122形成于該n型束縛層121上； 一由p型^粦 化鋁銦4家所形成的p型束縛層123,該p型束縛層123形成于該活 性層122上。
實施上該n型基板100的厚度為100 300jam，該n型束縛層121 是由5xl017 102()cm-3的摻雜程度且厚度在0.3 2pm之間的n型 (AlxGa-x ) 0.5In0.5P ( 0.5笙x^ 1 )所構(gòu)成。該活性層122是由未摻 雜程度且厚度小于ljam的(AlxGai_x) 0.5In0.5P (0笙x芻0.5 )所形成 的單層結(jié)構(gòu)；或亦可由厚度小于3pm的(AlxGa^ 、-ylnyP/( AlxlGai-xl) Ly!In^P (0^x^0.5， 0.4^y^0.6,與0.5^x1^1, 0.4^yl^0.6) 所形成的多重量子井結(jié)構(gòu)。該p型束縛層123是由5><1016~1018cm-3 的摻雜程度且厚度在0.3 2pm之間的p型(AlxGa^ ) o.5Ina5P ( 0.5 x^ 1 )所構(gòu)成。
然后形成一由n型^ 粦化鋁銦(AlInP)所形成高摻雜的島狀結(jié) 構(gòu)層140,其中磷化鋁銦為Alo.5Ino.5P,該島狀結(jié)構(gòu)層140形成于該 磷化鋁4家銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)120的p型束縛層123部分表面用以形 成電流阻隔。然后再形成由p型磷化4家(GaP)所形成的一p型窗口層130,其形成于該磷化鋁鎵銦(AlGalnP)半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)120 的p型束縛層123上，且包覆該島狀結(jié)構(gòu)層140。以及一歐姆p電 才及160，形成于該p型窗口層130上，且該島狀結(jié)構(gòu)層14(M立于該 歐姆p電極160下方。
其中，該島狀結(jié)構(gòu)層140的摻雜材料選自硅(Si)及碲(Te ) 其中之一進(jìn)行，用以使該島狀結(jié)構(gòu)層140形成具有1016~102()cm-3的 n型4參雜程度，厚度在0.01 lnm之間的n型AlxIn!-xP (O^x^l) 所形成。且該島狀結(jié)構(gòu)層140邊長長度L2為該歐姆p電極160相 對應(yīng)邊長長度L1的1/2至3/2倍，即(1/2) L1^L2互(3/2) Ll。
本發(fā)明的主要特征在于，除了該分布式布拉格反射層110加強 發(fā)光二極管的光的反射外，該磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)120與該 p型窗口層130的接觸面，被該p型窗口層130包覆的n型磷化鋁 銦(AlInP )所形成高摻雜的島狀結(jié)構(gòu)層140,通過該n型^H匕鋁銦 所形成的島;犬結(jié)構(gòu)層140作為電流阻隔結(jié)構(gòu)，加強l命入的電流流向 非出光面電極(歐姆p電極160 )所遮蔽的該磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊 層結(jié)構(gòu)120的活性層122區(qū)域，用以集中電流，不浪費電流在#:該 歐姆p電極160所遮蔽的的發(fā)光區(qū)域上，用以提高發(fā)光二極管的發(fā) 光亮度。
上述l又為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施 的范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆為 本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
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權(quán)利要求
1. 一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)至少包括n型基板(100)，其是由砷化鎵所形成，且其底面形成歐姆n電極(150)；分布式布拉格反射層(110)，其形成于所述n型基板(100)上；磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)(120)，其形成于所述分布式布拉格反射層(110)上，用以回應(yīng)電流的導(dǎo)通而產(chǎn)生光；p型窗口層(130)，其是由磷化鎵所形成，形成于所述磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)(120)上；歐姆p電極(160)，形成于所述p型窗口層(130)上；以及高摻雜的島狀結(jié)構(gòu)層(140)，所述島狀結(jié)構(gòu)層(140)是由n型磷化鋁銦所形成，其中磷化鋁銦為Al0.5In0.5P，其形成于所述磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)(120)部分表面用以形成電流阻隔，被所述p型窗口層(130)所包覆，且所述島狀結(jié)構(gòu)層(140)位于所述歐姆p電極(160)下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述島狀結(jié)構(gòu)層(140)具有10" 10"cm-s的n型摻雜程度。
3. 才艮據(jù)權(quán)利要求2所述的高亮度發(fā)光二才及管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述摻雜材料是選自硅(Si)及碲(Te)其中之一進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述島狀結(jié)構(gòu)層(140 )厚度在0.01 l|am之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述島狀結(jié)構(gòu)層(140)的邊長長度為所述歐姆p電極(160) 相乂于應(yīng)邊長的1/2至3/2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，利用一由n型磷化鋁銦(AlInP)所形成高摻雜的島狀結(jié)構(gòu)層，形成于該磷化鋁鎵銦(AlGaInP)半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)部分表面用以形成電流阻隔，該島狀結(jié)構(gòu)層被該p型窗口層所包覆，且位于該歐姆p電極下方，由此加強輸入的電流流向非出光面電極所遮蔽的磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體疊層區(qū)域，使電流分布達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn)而提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
文檔編號H01L33/00GK101452976SQ200710194779
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者吳厚潤, 楊昌義, 鄭香平 申請人:泰谷光電科技股份有限公司