專利名稱：高亮度發(fā)光二極管結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高亮度發(fā)光二極管結構，涉及一種以n型磷化
鋁銦作為電流阻隔結構，加強車ir入的電流流向非出光面電才及所遮蔽 的磷化鋁鎵銦半導體疊層區(qū)域，由此使電流分布達到最佳狀態(tài)，進 而才是高發(fā)光效率。
背景技術：
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 洞相互結合，其能量即以光的形式》文出。
且自乂人有才幾金屬4匕學氣相蟲晶系統(tǒng)(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD ):技術的快速發(fā)展，普遍#:應用在生長磷 化鋁鎵銦(AlGalnP)的材料，并得到優(yōu)良質(zhì)量的結晶，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)結構(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。當改變在活性層中的鋁(Al)與鎵(Ga)的比例時，可應 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，已知技術中，如美國專利5,008,718號的發(fā)光二 極管結構，該發(fā)光二極管的結構包括一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。
上述結構雖然使電流能均勻分布以達到高質(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)光二極管結構，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)作為電流阻隔結構，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)光二極管結構， 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)半導體疊層結構，其形成于該分布式 布拉格反射層上，用以回應電流的導通而產(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)半導體疊層結構上；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構層，其中磷化鋁銦為 Al0.5In。.5P，其形成于該-粦化鋁4家銦半導體疊層結構部分表面用以形 成電流阻隔，被該p型窗口層所包覆，且該島狀結構層位于該歐姆 p電極下方。
其中，該島狀結構層的摻雜材料選自硅(Si)及碲(Te)其中 之一進行，具有1016 102()^11-3的n型摻雜程度，厚度在O.Ol lpm 之間，且該島狀結構層的邊長長度為該歐姆p電4及相對應邊長的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構，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)半導體 疊層區(qū)域，且該島狀結構層對應于出光面的歐姆p電極，且邊長長 度界于該歐姆p電4及對應邊長的1/2至3/2倍，由此使電流分布達 到最佳狀態(tài)，進而提高發(fā)光效率。


圖1為已知一種發(fā)光二極管的結構示意圖。 圖2為本發(fā)明的發(fā)光二極管的結構示意圖。
具體實施例方式
有關本發(fā)明的詳細內(nèi)容及技術說明，現(xiàn)以實施例來作進一步說 明，但應了解的是，這些實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋 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)光二極管結構，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材料所構成，其中O^x^l, 0^y 〇1，且x"。
一石粦4b鋁4家銦(AlGalnP)半導體疊層結構120，形成于該分布 式布4立格反射層110上，于發(fā)光二才及管結構中用以響應電流的導通 而產(chǎn)生光。其中該磷化鋁鎵銦半導體疊層結構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 的單層結構；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構。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 )所構成。
然后形成一由n型^ 粦化鋁銦(AlInP)所形成高摻雜的島狀結 構層140,其中磷化鋁銦為Alo.5Ino.5P,該島狀結構層140形成于該 磷化鋁4家銦半導體疊層結構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)半導體疊層結構120 的p型束縛層123上，且包覆該島狀結構層140。以及一歐姆p電 才及160，形成于該p型窗口層130上，且該島狀結構層14(M立于該 歐姆p電極160下方。
其中，該島狀結構層140的摻雜材料選自硅(Si)及碲(Te ) 其中之一進行，用以使該島狀結構層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。且該島狀結構層140邊長長度L2為該歐姆p電極160相 對應邊長長度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，該磷化鋁鎵銦半導體疊層結構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構層140,通過該n型^H匕鋁銦 所形成的島;犬結構層140作為電流阻隔結構，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體疊 層結構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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權利要求
1. 一種高亮度發(fā)光二極管結構，其特征在于，所述發(fā)光二極管結構至少包括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；磷化鋁鎵銦半導體疊層結構(120)，其形成于所述分布式布拉格反射層(110)上，用以回應電流的導通而產(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體疊層結構(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構層(140)，所述島狀結構層(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體疊層結構(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，且所述島狀結構層(140)位于所述歐姆p電極(160)下方。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結構，其特征在于， 所述島狀結構層(140)具有10" 10"cm-s的n型摻雜程度。
3. 才艮據(jù)權利要求2所述的高亮度發(fā)光二才及管結構，其特征在于， 所述摻雜材料是選自硅(Si)及碲(Te)其中之一進行。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結構，其特征在于， 所述島狀結構層(140 )厚度在0.01 l|am之間。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管結構，其特征在于， 所述島狀結構層(140)的邊長長度為所述歐姆p電極(160) 相乂于應邊長的1/2至3/2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高亮度發(fā)光二極管結構，利用一由n型磷化鋁銦(AlInP)所形成高摻雜的島狀結構層，形成于該磷化鋁鎵銦(AlGaInP)半導體疊層結構部分表面用以形成電流阻隔，該島狀結構層被該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體疊層區(qū)域，使電流分布達到最佳狀態(tài)，進而提高發(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