專利名稱：氮化物半導體發(fā)光二極管元件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件及其制造方法，且特別是涉及一種氮化物半導體發(fā)光二極管(light emitting diode ；LED)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于光電科技研究及相關產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，高效率光電材料的需求也隨之倍增。半導體化合物材料因同時具有高發(fā)光效能、壽命周期長、能隙調(diào)變范圍大、價格低廉等優(yōu)點，已逐漸成為光電材料的主流。其中，氮化物半導體材料適合作為藍光至紫外光的發(fā)光波段的材料，可以應用于全彩顯示器、發(fā)光二極管、高頻電子元件、半導體激光等方面，特別是最近相當熱門的藍光發(fā)光二極管元件，因此受到廣泛注意?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管元件包括依序形成在基板上的N型摻雜氮化物半導體層、有源層、P型摻雜氮化物半導體層以及兩個金屬電極，且此兩個金屬電極分別與N型摻雜氮化物半導體層及P型摻雜氮化物半導體層電性連接。有源層包括例如至少兩個量子阻障層以及位于量子阻障層中的量子井。量子阻障層的能隙(band gap)需大于量子井的能隙以防止載流子掉入量子井后逃逸，以增加對載流子的限制(confinement)。一般而言，量子井的材料為hxGai_xN，其中χ介于0與1之間。量子阻障層的材料會選擇與量子井的晶格常數(shù)相近的材料(以減少壓電場對發(fā)光效率的影響)，并添加適量的鋁(Al)以使量子阻障層的能隙大于量子井的能隙，舉例而言，量子阻障層的材料為AlxGiiyIni_x_yN，其中x、y介于0與1之間。然而，量子阻障層中大量添加的鋁會導致后續(xù)生長的量子井的結(jié)晶品質(zhì)下降，因此容易造成凹洞(Pits)。此外，量子阻障層中大量添加的鋁會增加漏電流，且無法有效抑制壓電效應(piezoelectric effect)及提升內(nèi)部量子效率(internal quantum efficiency ;IQE)。美國專利公開US 2008/0093610中公開了一種氮化物半導體發(fā)光元件，其有源區(qū)的量子阻障層為多層(multilayer)結(jié)構(gòu)。此專利的量子阻障層包括hGaN層、AlInN層及 InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，可以與P型摻雜氮化物半導體層形成良好介面，并且避免P型摻雜氮化物半導體層的鎂(Mg)擴散到有源層中。然而，包含AlInN的量子阻障層若要與量子井有足夠大的能隙差，鋁含量需到15%以上，且是否能達到所需的量子阻障仍然令人質(zhì)疑。另夕卜，大量提高鋁的含量無法有效降低量子井與量子阻障層之間的壓電效應。

發(fā)明內(nèi)容本申請?zhí)峁┮环N氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，能夠幫助釋放有源層的應力，因此能有效抑制壓電效應。本申請?zhí)岢鲆环N氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其包括N型摻雜氮化物半導體層、有源層以及P型摻雜氮化物半導體層。有源層位于N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于量子阻障層之間的量子井。至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的AlaInbGa1J層與IneGa1^eN層所組成，而0. 01彡a彡0. 5，且a+b < 1。P型摻雜氮化物半導體層位于有源層上。本申請另提出一種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其包括N型摻雜氮化物半導體層、有源層以及P型摻雜氮化物半導體層。有源層位于N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于量子阻障層之間的量子井。至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的 AlaIn1^a1IbN層與heGai_eN層所組成，而0.03彡a彡0. 15，且a+b< 1。P型摻雜氮化物半導體層位于有源層上。本申請又提出一種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其包括N型摻雜氮化物半導體層、有源層以及P型摻雜氮化物半導體層。有源層位于N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于量子阻障層之間的量子井。至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的 AlaInbGa1^bN層與IneGa1^eN層所組成，而0. 08彡a彡0. 095，且a+b < 1。P型摻雜氮化物半導體層位于有源層上?；谏鲜觯ㄋ脑锇雽w的超晶格結(jié)構(gòu)的量子阻障層能夠幫助釋放有源層的應力，因此能有效抑制壓電效應，提升后續(xù)生長的量子井的結(jié)晶品質(zhì)，并且減少漏電流的發(fā)生。

圖IA為依據(jù)第一實施例所繪示的一氮化物半導體發(fā)光二極管元件的示意剖面圖，其左側(cè)為量子阻障層的能帶分布圖。圖IB為依據(jù)第一實施例所繪示的另一氮化物半導體發(fā)光二極管元件的示意剖面圖，其左側(cè)為量子阻障層的能帶分布圖。圖IC為依據(jù)第一實施例所繪示的又一氮化物半導體發(fā)光二極管元件的示意剖面圖，其左側(cè)為量子阻障層的能帶分布圖。圖ID為依據(jù)第一實施例所繪示的再一氮化物半導體發(fā)光二極管元件的示意剖面圖，其左側(cè)為量子阻障層的能帶分布圖。圖2為內(nèi)部量子效率與量子阻障層中AlaInb(iai_a_bN層的鋁含量(a值)的關系圖。圖3A為不同鋁含量(a值)所對應的輸出亮度與電流的關系圖。圖;3B為不同鋁含量(a值)所對應的光輸出效率(Wall-Plug Efficiency)與電流的關系圖。圖3C為不同鋁含量(a值)所對應的波長與電流的關系圖。圖4為不同鋁含量(a值)所對應的反向偏壓與波長的關系圖。主要附圖標記說明100:基底105:電子阻障層101:緩沖層106 :P型摻雜氮化物半導體層102 :N型摻雜氮化物半導體層107 :P型歐姆接觸層103:應力舒緩層108:第一電極104 有源層109 區(qū)域104a:量子阻障層110 第二電極
104b 量子井
具體實施方式圖IA為依據(jù)第一實施例所繪示的氮化物半導體發(fā)光二極管元件的示意剖面圖。 請參照圖1A，首先，提供基板100，此基板100的材料例如是藍寶石(sapphire)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)或其他適于晶體外延生長(印itaxy growth)的材質(zhì)。接著，于基板100的一表面上形成N型摻雜氮化物半導體層102。N型摻雜氮化物半導體層102的材料例如是摻硅或鍺的GaN，且其形成方法例如是進行有機金屬化學氣相沉積法(metal organic chemical vapor exposition ;M0CVD)。在本實施例中，N型摻雜氮化物半導體層102例如是具有區(qū)域109，以供后續(xù)形成的第二電極110使用。更具體地說，此區(qū)域109例如通過蝕刻制程所形成，然本實施例并不限定其形成方式。在本實施例中，在形成N型摻雜氮化物半導體層102的步驟之前，也可以選擇性地在基板100及N型摻雜氮化物半導體層102之間形成緩沖層101。緩沖層101能夠改善 N型摻雜氮化物半導體層102生長于異質(zhì)基板100上而產(chǎn)生的晶格常數(shù)不匹配(lattice mismatch)的問題。緩沖層101的材料例如是氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AKkiN)、碳化硅 (SiC)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅碲(ZnTeO)、或氮化鎂(MgN)，前述緩沖層101的材料可依據(jù)所選擇的基板材料而定，本實施例不限定其材料。然后，于N型摻雜氮化物半導體層102上依序形成有源層104與P型摻雜氮化物半導體層106。有源層104的厚度例如是介于約3nm至約500nm之間。用以作為發(fā)光層的有源層104包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。如圖IA所示，量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層(quantum barrier layer) 104a以及夾于前述兩個量子阻障層104a的量子井(quantum well) 104b。 當電流流經(jīng)有源層104時，來自于N型摻雜氮化物半導體層102的電子與來自于P型摻雜氮化物半導體層106的空穴會在有源層104內(nèi)結(jié)合，以使有源層104產(chǎn)生光。本實施例的量子阻障層10 包括四元(quaternary)氮化物的超晶格結(jié)構(gòu) (super-lattice structure)。更詳細地說，量子阻障層10 的超晶格結(jié)構(gòu)的材料可以由生長于N型摻雜氮化物半導體層102上的二元氮化物半導體、三元氮化物半導體、四元氮化物半導體所組成。舉例而言，量子阻障層10 的超晶格結(jié)構(gòu)可以由周期層迭(periodically laminated)的 AlaInbGai_a_bN 層與 AlcJndGa1TdN 層、周期層迭的 AlaInbGai_a_bN 層與 IneGiveN 層、周期層迭的AlaInbGEi1IbN層與GaN層、或周期層迭的AlaInbGai_a_bN層、層與 GaN層所組成，其中a、b、c、d、e分別介于0與1之間，a+b < 1，c+d < 1，且a不等于c，b 不等于d。上述超晶格結(jié)構(gòu)的周期層迭的層數(shù)為至少2對(即4層)，且其每一層的厚度例如是介于約0. 5nm至約50nm之間。圖IA的左側(cè)為量子阻障層10 的能帶分布圖(band diagram)，由于量子阻障層10 為具有周期層迭的至少兩個材料層所形成的超晶格結(jié)構(gòu)， 其中之一的材料為四元氮化物半導體，因此其能帶分布圖呈周期變化。量子阻障層10 的數(shù)量與厚度可以由超晶格結(jié)構(gòu)中的每一材料層的厚度及周期層迭的層數(shù)而決定。當量子阻障層10 的超晶格結(jié)構(gòu)是由周期層迭(periodically laminated)的 AlaInbGEt1IbN層與層所組成時，AlaInbGai_a_bN層與化力 -力層至少為2對(即 4層)，且每一層的厚度例如是介于約0. 5nm至約50nm之間。此外，當量子阻障層10 的超晶格結(jié)構(gòu)是由周期層迭(periodically laminated)的AlaInbGai_a_bN層與heGai_eN層所組成時，前述a的范圍例如是0. 01 < a < 0. 5 ；優(yōu)選為0. 03 < a < 0. 15 ；或更優(yōu)選為0. 08 < a < 0. 095。若考慮晶格常數(shù)不匹配以及能障等因素，前述b例如需滿足 0. 015 ^b ^ 0. 15的關系式。同樣地，若考慮晶格常數(shù)不匹配以及能障等因素，前述e例如需滿足0. 05 < e < 0. 07的關系式。此外，量子井104b的材料例如是InfGivfN或AlnG￡ipIni_n_pN，其中f、η、ρ分別介于 0與1之間，且η+ρ < 1。舉例而言，前述f介于0. 1至0.5之間。量子井104b的厚度例如是介于約Inm至約20nm之間。另外，量子阻障層10 及量子井104b的形成方法例如是進 ifWI/l^M^^^ffiiJLiRfe (metal organic chemical vapor deposition ；MOCVD) ^j^· 子束外延生長法(molecular-beam epitaxy ；MBE)，且其生長溫度例如是介于約600°C至約 900°C之間。在一實施例中，量子阻障層10 例如是具有周期層迭的AlaInb(iai_a_bN層與 LeGi^eN層所形成的超晶格結(jié)構(gòu)，且量子井104b的材料例如是hfGi^fN。首先，以有機金屬化學氣相沉積法或分子束外延生長法于600 900°C之間的生長溫度在N型摻雜氮化物半導體層102上形成heGai_eN層，再于700 900°C的溫度下在Le^veN層的表面形成 AlaInb(iai_a_bN層，然后，以周期層迭(至少兩對)的方式形成具有超晶格結(jié)構(gòu)的量子阻障層10如。之后，在量子阻障層10 的表面于600 900°C形成材料為MfGawN的量子井 104b。繼之，以上述方法在量子井104b上制作另一量子阻障層104a，完成具有單一量子井結(jié)構(gòu)(single quantum well structure)的有源層 104。特別要說明的是，由于本實施例的量子阻障層10 包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，因此不但可以滿足量子阻障層的能隙至少大于量子井的能隙0. 2eV以上的需求，而且可以幫助釋放有源層104的應力，有效降低壓電效應。另外，本實施例的量子阻障層10 有助于提升后續(xù)生長的量子井104b的結(jié)晶品質(zhì)，降低缺陷凹洞的產(chǎn)生，進而減少漏電流的發(fā)生，及提升內(nèi)部量子效率。在一實施例中，在形成有源層104的步驟之前，也可以選擇性地于N型摻雜氮化物半導體層102及有源層104之間形成應力舒緩層(strain-release layer) 103。應力舒緩層103用于釋放有源層104的應力。應力舒緩層103例如是由InmGai_mN層與GaN層所組成的迭層結(jié)構(gòu)(lamination structure)，其中m介于0. 01與0. 3之間，且每一 InmGai_mN層與 GaN層的厚度例如是分別介于約Inm至約50nm之間。此外，應力舒緩層103的形成方法例如是進行有機金屬化學氣相沉積法。之后，請繼續(xù)參照圖1A，于有源層104上形成P型摻雜氮化物半導體層106。P型摻雜氮化物半導體層106的材料例如是摻鎂或鋅的GaN，且其形成方法例如是進行有機金屬化學氣相沉積法。在一實施例中，在形成P型摻雜氮化物半導體層106的步驟之前，也可以于有源層104及P型摻雜氮化物半導體層106之間形成電子阻障層105 (electron blocking layer)。電子阻障層105進一步阻擋電子逃出有源層104，因此電子阻障層105的能隙高于量子阻障層10 的能隙。電子阻障層105例如為AKiaN層或是AKiaN層與GaN層所堆迭組成的超晶格結(jié)構(gòu)。舉例而言，電子阻障層105是由5 8對AKiaN層與GaN層所堆迭組成的超晶格結(jié)構(gòu)，每一 AlGaN層與GaN層的厚度例如是分別介于約ISnm至約25nm之間，且 AWaN層中的鋁含量介于20%至35%之間。繼之，于P型摻雜氮化物半導體層106上形成第一電極108。第一電極108的材料例如是鉻金(Cr/Au)。在一實施例中，在形成第一電極108的步驟之前，也可以選擇性地于P型摻雜氮化物半導體層106及第一電極108之間形成P型歐姆接觸層107。P型歐姆接觸層107是作為降低P型摻雜氮化物半導體層106與第一電極108之間的阻抗。P型歐姆接觸層107的材料例如是鎳金迭層、銦錫氧化物、或氧化鋅。接著，于N型摻雜氮化物半導體層102曝露出的區(qū)域109上形成第二電極110。第二電極110的材料例如是鈦/鋁/鈦/金(Ti/Al/Ti/Au)。至此，完成第一實施例的氮化物半導體發(fā)光二極管元件的制造流程。特別要說明的是，當基板100的材料為導電材料如feiN 或Si時，第二電極110也可以形成于基板100的另一側(cè)上，如圖IB所示，因此N型摻雜氮化物半導體層102也不需要形成區(qū)域109來供第二電極110使用。接下來，將說明第一實施例的氮化物半導體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)。請參照圖IA 及1B，本實施例的氮化物半導體發(fā)光二極管元件包括基板100、N型摻雜氮化物半導體層 102、有源層104、P型摻雜氮化物半導體層106、第一電極108及第二電極110。N型摻雜氮化物半導體層102位于基板100的一側(cè)上。有源層104位于N型摻雜氮化物半導體層102 上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層10 以及位于量子阻障層 10 之間的量子井104b。量子阻障層10 包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)。P型摻雜氮化物半導體層106位于有源層104上。第一電極108位于P型摻雜氮化物半導體層 106上。第二電極110位于N型摻雜氮化物半導體層曝露出的平臺109上或位于基板100 的另一側(cè)上。此外，緩沖層101位于基板100與N型摻雜氮化物半導體層102之間，作為緩沖N型摻雜氮化物半導體層102生長于異質(zhì)基板上而產(chǎn)生的晶格常數(shù)不匹配的問題。應力舒緩層103位于N型摻雜氮化物半導體層102及有源層104之間，用于釋放有源層104的應力。電子阻障層105位于有源層104及P型摻雜氮化物半導體層106之間，以進一步阻擋電子逃出有源層104。P型歐姆接觸層107位于P型摻雜氮化物半導體層106及第一電極108之間，作為降低P型摻雜氮化物半導體層106與第一電極108之間的阻抗。上述實施例是以包括單一量子井結(jié)構(gòu)的有源層為例來進行說明，但本實施例并不以此為限。本領域技術(shù)人員應了解，本實施例的有源層也可以為多重量子井結(jié)構(gòu)(multiple quantum well structure) 0也就是說，本實施例的有源層亦可以包括多個量子井結(jié)構(gòu)，其中至少2對量子阻障層10 與量子井104b交替堆迭在應力舒緩層103上，如圖IC及圖ID 所示。實驗例圖2為內(nèi)部量子效率與量子阻障層中AlaInb(iai_a_bN層的鋁含量(a值)的關系圖。請參照圖2，當量子阻障層的超晶格結(jié)構(gòu)是由周期層迭(periodically laminated)的 Al JnbGii1IbN層與層所組成，且鋁含量分別為6%、9%、12%時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的內(nèi)部量子效率分別為30. 05% (鋁含量為6%)、44.71% (鋁含量為9%)、 36. 08% (鋁含量為12%)。圖2中基線(base)則表示當量子阻障層為單一層GaN所組成時，即鋁、銦含量皆為0時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的內(nèi)部量子效率為24. 99%。很明顯，當采用AlaInb(;ai_a_bNAneGai_eN超晶格結(jié)構(gòu)作為量子阻障層時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的內(nèi)部量子效率獲得明顯提升。值得注意的是，當AlaInbGai_a_bN層中的鋁含量為9%左右時(即a = 0. 09)，氮化物半導體發(fā)光二極管元件具有較佳的內(nèi)部量子效率。更具體地說，當AlaInbGiilIbN層中的a=0. 09時，壓應力的釋放最佳，使得壓電場減緩，因此增加了電子空穴結(jié)合效率，使得氮化物半導體發(fā)光二極管元件的內(nèi)部量子效率獲得提升。圖3A為不同鋁含量(a值)所對應的輸出亮度與操作電流的關系圖，圖為不同鋁含量(a值)所對應的光輸出效率(Wall-Plug Efficiency)與操作電流的關系圖，而圖 3C為不同鋁含量(a值)所對應的波長與操作電流的關系圖。請參照圖3A，在操作電流為350毫安培(mA)的情況下，且a等于0. 06、0. 09與 0.12時，跟量子阻障層為單一層GaN所組成(即Base)時的輸出亮度1099(a.u.)相比，氮化物半導體發(fā)光二極管元件(a = 0. 06與0. 09)的輸出亮度分別為1192 (a. u.)與1167 (a. u.)，分別提升了約6%與8.5%。當a = 0. 12時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的輸出亮度則為1107 (a. u.)，提升的幅度為約0.7%。請參照圖:3B，在操作電流為350毫安培(mA)的情況下，且a分別為0. 06、0. 09、 0. 12時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的光輸出效率(即wall-plug efficiency)分別為 24. 1% (鋁含量為6% )、32·2% (鋁含量為9% )、58·8% (鋁含量為12% )。在操作電流為350毫安培(mA)的情況下，若量子阻障層為單一層GaN所組成(即Base)時，氮化物半導體發(fā)光二極管元件的光輸出效率為23. 7%。很明顯地，AlaInbGa^bNAneGiihN超晶格結(jié)構(gòu)可以有效提升氮化物半導體發(fā)光二極管元件的光輸出效率。請參照圖3C，隨著操作電流增加100毫安培(mA)，氮化物半導體發(fā)光二極管元件所發(fā)出的波長藍移(blue shift)量分別為8.3nm(鋁含量為6%)、7.4nm(鋁含量為9%)、 7nm(鋁含量為12%)；而當量子阻障層為單一層GaN所組成(即Base)時，其波長藍移量則為8. 5nm。很明顯地，AlaInbGa^bNAn力超晶格結(jié)構(gòu)可以降低氮化物半導體發(fā)光二極管元件的波長藍移量。圖4為不同鋁含量(a值)所對應的反向偏壓與波長的關系圖。請參照圖4，觀察波長反轉(zhuǎn)所對應的電壓值可以得知壓電場是否受到改變。從圖4可知，當量子阻障層為單一層GaN所組成(即Base)時，測量不到反轉(zhuǎn)點所對應的電壓值，而當量子阻障層的超晶格結(jié)構(gòu)是由周期層迭(periodically laminated)的AlaInbGai_a_bN層與heGai_eN層所組成時，反轉(zhuǎn)點所對應的電壓值分別為-18伏(鋁含量為6%)與-17伏(鋁含量為9%、 12%)。很明顯地，當量子阻障層的超晶格結(jié)構(gòu)是由周期層迭(periodically laminated) 的AlaInbGai_a_bN層與IneGiVeN層所組成時，其壓電場變小，且與添加的Al含量相關。綜上所述，與由單一氮化鎵層所構(gòu)成的量子阻障層相比較，由AlaIribGai_a_bN層與 ^ieGanN層所組成的量子阻障層能夠幫助釋放有源層的應力，因此能有效抑制壓電效應， 提升后續(xù)生長的量子井的結(jié)晶品質(zhì)，及減少漏電流的發(fā)生。此外，量子阻障層可以提供足夠大的能隙差(例如0. 2 2測，以增加載流子阻障，提升電子空穴對再結(jié)合的機率，進而提升內(nèi)部量子效率。雖然本發(fā)明已以實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應可作任意更改與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所附權(quán)利要求書限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，包括N型摻雜氮化物半導體層；有源層，位于該N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)，其中該量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于該些量子阻障層之間的量子井，至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的AlaIribGai_a_bN層與 IneGa1^eN層所組成，而0. 01彡a彡0. 5，且a+b < 1 ；以及P型摻雜氮化物半導體層，位于該有源層上。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.0. 15。
3.如權(quán)利要求2所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.05 < e < 0. 07。
4.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該超晶格結(jié)構(gòu)的該周期層迭的數(shù)量為大于或等于2。
5.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該有源層的厚度為3nm至 500nmo
6.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，進一步包括位于該N型摻雜氮化物半導體層及該有源層之間的應力舒緩層，其中該應力舒緩層的材料包括由InmGai_mN層與GaN層組成的迭層結(jié)構(gòu)，其中m為0.01至0.3。
7.一種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，包括N型摻雜氮化物半導體層；有源層，位于該N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)，其中該量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于該些量子阻障層之間的量子井，至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的AlaIribGai_a_bN層與 IneGa1^eN層所組成，而0. 03彡a彡0. 15，且a+b < 1 ；以及P型摻雜氮化物半導體層，位于該有源層上。
8.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.0. 15。
9.如權(quán)利要求8所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.05 < e < 0. 07。
10.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該超晶格結(jié)構(gòu)的該周期層迭的數(shù)量為大于或等于2。
11.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該有源層的厚度為3nm至 500nmo
12.—種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，包括N型摻雜氮化物半導體層；有源層，位于該N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)，其中該量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于該些量子阻障層之間的量子井，至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)由周期層迭的AlaIribGai_a_bN層與 IneGa1^eN層所組成，而0. 08彡a彡0. 095，且a+b < 1 ；以及P型摻雜氮化物半導體層，位于該有源層上。
13.如權(quán)利要求12所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.0. 15。
14.如權(quán)利要求13所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中0.05 < e < 0. 07。
15.如權(quán)利要求12所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該超晶格結(jié)構(gòu)的該周期層迭的數(shù)量為大于或等于2。
16.如權(quán)利要求12所述的氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其中該有源層的厚度為3nm 至 500nm。
全文摘要
一種氮化物半導體發(fā)光二極管元件，其包括N型摻雜氮化物半導體層、有源層以及P型摻雜氮化物半導體層。有源層位于N型摻雜氮化物半導體層上，其包括至少一量子井結(jié)構(gòu)。量子井結(jié)構(gòu)包括兩個量子阻障層以及夾于量子阻障層之間的量子井。至少一個量子阻障層包括四元氮化物半導體的超晶格結(jié)構(gòu)。P型摻雜氮化物半導體層位于有源層上。
文檔編號H01L33/32GK102544290SQ20111008318
公開日2012年7月4日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者江仁豪, 胡智威 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院