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    • 专利摘要:
    一種發光二極體晶粒，包括依次設置的第一半導體層、有源層、第二半導體層以及透明導電層，所述透明導電層包括第一透明導電層和第二透明導電層，該第一透明導電層、第二透明導電層均由氧化銦錫材料製成，第一透明導電層的含氧量低於第二透明導電層的含氧量，第一透明導電層的厚度小於第二透明導電層的厚度。本發明還涉及該種發光二極體晶粒的製造方法。
    公开号:TW201314955A
    申请号:TW100134836
    申请日:2011-09-27
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Chia-Hui Shen；Tzu-Chien Hung
    申请人:Advanced Optoelectronic Tech；
    IPC主号:H01L33-00
    专利说明:
    發光二極體晶粒及其製造方法
    本發明涉及半導體結構及其製造方法，尤其涉及一種發光二極體晶粒及其製造方法。
    習知的發光二極體(Light Emitting Diode, LED)晶粒包括基板、在基板上生長的半導體發光結構以及兩電極。業界一般採用透明電極來取代傳統的金屬電極使得電流均勻分佈以提升半導體發光結構的發光效率。
    然而採用透明電極要保證其具有低的接觸電阻率、高的透光率和電極本身的低的電阻率。在發光二極體的半導體發光結構上製作透明導電層結構的過程中，當透明導電層製作較薄時，其具有高的透光率，但是電性較差；當透明導電層製作較厚時，電性較好但透光性又較差，因此在發光二極體晶粒的出光性和電性兩者之間難免會有所舍取而不能兼顧。
    有鑒於此，有必要提供一種同時具有高出光效率和良好電性的發光二極體晶粒及其製造方法。
    一種發光二極體晶粒，包括依次設置的第一半導體層、有源層、第二半導體層以及透明導電層，所述透明導電層包括第一透明導電層和第二透明導電層，該第一透明導電層、第二透明導電層均由氧化銦錫材料製成，第一透明導電層的含氧量低於第二透明導電層的含氧量，第一透明導電層的厚度小於第二透明導電層的厚度。
    一種發光二極體晶粒的製造方法，包括以下步驟：
    提供基板，並在基板上依次形成第一半導體層、有源層和第二半導體層；
    在第二半導體上形成第一透明導電層，該第一透明導電層的材料為氧化銦錫；
    在第一透明導電層上形成厚度大於第一透明導電層的第二透明導電層，該第二透明導電層的材料為氧化銦錫。
    上述發光二極體晶粒中，將以氧化銦錫為材料的透明導電層分為兩個部分，在低通氧量的環境下形成第一透明導電層並控制其生長厚度，可以保證與第二半導體層接觸的第一透明導電層具有良好的電性，於兩者之間形成良好的歐姆接觸，同時由於第一透明導電層的厚度較小，從而減小低氧量時形成的第一透明導電層的透光性不理想對發光效率的影響；再在高通氧量的環境下形成第二透明導電層使其厚度較厚，從而在不影響透光性的前提下，加強電流的橫向擴散作用。如此，可以兼顧透光性和電性兩個特徵，改善發光二極體的性能。
    下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
    請參閱圖1，本發明實施方式提供的發光二極體晶粒10包括基板11、第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14、透明導電層15、第一電極16和第二電極17。
    所述基板11的材料可以為藍寶石（Al2O3）、碳化矽（SiC）、矽（Si）、氮化鎵（GaN）或氧化鋅（ZnO）中的一種，根據所需要達到的物理性能和光學特性以及成本預算而定。
    所述第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14依次形成於基板11上。所述第一半導體層12與第二半導體層14為不同摻雜型半導體層，本實施方式中，第一半導體層12為N型半導體層，第二半導體層14為P型半導體層。在其他實施方式中，第一半導體層12也可以為P型半導體層，第二半導體層14為N型半導體層。
    所述第一半導體層12遠離基板11的區域包括一個裸露的第一區域121和一個被有源層13覆蓋的第二區域122。所述有源層13和第二半導體層14依次形成於第二區域122上。可以理解，為提高成長在基板11上的第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14品質，在成長所述第一半導體層12前，還可先在基板11上成長一個採用氮化鎵（GaN）或氮化鋁（AlN）等形成的緩衝層（圖未示）。在本實施方式中，該第一區域121為位於第一半導體層12一側的直條狀區域。可以理解，所述第一區域121的形狀並不限於本實施方式，例如，所述第一區域121還可以為一個環繞第二區域122的環狀區域。
    所述有源層13可為單量子阱結構或多量子阱結構等。
    所述透明導電層15形成於第二半導體層14上。該透明導電層15包括第一透明導電層151和第二透明導電層152。 該第一透明導電層151和第二透明導電層152均採用氧化銦錫（ITO）為材料。第一透明導電層151緊貼形成於第二半導體層14上，第二透明導電層152形成於第一透明導電層151上。第一透明導電層151的厚度小於第二透明導電層152的厚度，形成兩者的環境因素也不相同。具體的，生長第一透明導電層151時通入氧氣含量控制在小於7標況毫升每分鐘（sccm），並控制第一透明導電層151的厚度小於500埃（A），當氧氣含量較少時，形成的氧化銦錫薄膜具有較好的電性特徵，因此第一透明導電層151可以與第二半導體層14形成歐姆接觸，進而降低發光二極體晶粒10的工作電壓，而由於氧氣含量較低，使透光性變差，因此控制第一透明導電層151的厚度小於500埃（A）能夠盡可能的減少對出射光的阻礙；生長第二透明導電層152時通入氧氣含量控制在大於7標況毫升每分鐘（sccm），並控制第二透明導電層152的厚度大於1000埃（A）且小於5000（A），當氧氣含量較多時，形成的氧化銦錫薄膜具有較好的透光性，因此將第二透明導電層152做得較厚也可以不影響其透光性。由於已有第一透明導電層151與第二半導體層14形成了良好的歐姆接觸，因此較厚的第二透明導電層152並不會增加發光二極體晶粒10工作所需的電壓。同時由於形成的第一透明導電層151厚度較薄，其橫向擴散作用較弱，因此再形成厚度較厚的第二透明導電層152於第一透明導電層151的上方，利用第二透明導電層152加強電流的橫向擴散作用。從而藉由第一透明導電層151和第二透明導電層152的設置，在發光二極體晶粒10的縱向方向達到良好的電流傳導特性、在發光二極體晶粒10的橫向方向上達到良好的電流擴散特性。
    在其他實施方式中，上述的發光二極體晶粒10中的結構還可以是垂直式晶粒結構，或去除基板11的結構，根據需要而進行變更。
    所述第一電極16形成於第一半導體層12的第一區域121上，第二電極17形成在透明導電層15的第二透明導電層152上。本實施方式中，所述第一電極16和第二電極17分別為N型電極和P型電極。當然第一電極16和第二電極17可根據第一半導體層12和第二半導體層14的不同而對應設置。
    本發明將以氧化銦錫為材料的透明導電層分為兩個部分，在低通氧量的環境下形成第一透明導電層151並控制其生長厚度，可以在保證與第二半導體層14接觸的第一透明導電層151具有良好的電性，於兩者之間形成良好的歐姆接觸，同時由於第一透明導電層151的厚度較小，從而減小低氧量時形成的第一透明導電層151的透光性不理想對發光效率的影響；再在高通氧量的環境下形成第二透明導電層152使其厚度較厚，從而在不影響透光性的前提下，加強電流的橫向擴散作用。如此，可以兼顧透光性和電性兩個特徵，改善發光二極體的性能。
    請一併參閱圖2，本發明實施方式提供的一種發光二極體晶粒10的製造方法包括以下幾個步驟：
    提供基板11，並在基板11上生長第一半導體層12、有源層13和第二半導體層14；
    在第二半導體14上形成第一透明導電層151，該第一透明導電層151的材料為氧化銦錫；
    在第一透明導電層151上形成厚度大於第一透明導電層151的第二透明導電層152，該第二透明導電層152的材料為氧化銦錫。
    上述製作方法中，第一半導體層12可電感耦合等離子體幹蝕刻的方法形成裸露的第一區域121和被第二半導體層14覆蓋的第二區域122。形成所述透明導電層15的過程是藉由通入小於7標況毫升每分鐘的氧氣形成厚度小於500埃的第一透明導電層151，再通入大於7標況毫升每分的氧氣形成位於第一透明導電層151之上、厚度大於1000埃且小於5000埃的第二透明導電層152。
    在形成透明導電層15的步驟之後還包括分別形成於第一半導體層12的第一區域121的第一電極16和形成於第二透明導電層152上的第二電極17的步驟。
    在本實施方式中，可採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）設備於藍寶石或氮化鎵等襯底上依次形成第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14和透明導電層15。第一半導體層12和第二半導體層14可分別為N型半導體層和P型半導體層，當然在其他實施方式中，兩者可以調換，還可以包括一去除基板11的步驟，從而形成無基板式晶粒結構。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10．．．發光二極體晶粒
    11．．．基板
    12．．．第一半導體層
    121．．．第一區域
    122．．．第二區域
    13．．．有源層
    14．．．第二半導體層
    15．．．透明導電層
    151．．．第一透明導電層
    152．．．第二透明導電層
    16．．．第一電極
    17．．．第二電極
    圖1係本發明一實施方式提供的一種發光二極體晶粒的剖面結構示意圖。
    圖2係本發明一實施方式提供的一種發光二極體晶粒的製造方法流程圖。
    10．．．發光二極體晶粒
    11．．．基板
    12．．．第一半導體層
    121．．．第一區域
    122．．．第二區域
    13．．．有源層
    14．．．第二半導體層
    15．．．透明導電層
    151．．．第一透明導電層
    152．．．第二透明導電層
    16．．．第一電極
    17．．．第二電極
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種發光二極體晶粒，包括依次設置的第一半導體層、有源層、第二半導體層以及透明導電層，其改良在於：所述透明導電層包括第一透明導電層和第二透明導電層，該第一透明導電層、第二透明導電層均由氧化銦錫材料製成，第一透明導電層的含氧量低於第二透明導電層的含氧量，第一透明導電層的厚度小於第二透明導電層的厚度。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第一透明導電層的厚度小於500埃。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體晶粒，其中，第二透明導電層的厚度大於1000埃且小於5000埃。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，還包括第一電極和第二電極，所述第一半導體層包括第一區域和第二區域，該第一區域裸露，第二區域上依次覆蓋有源層、第二半導體層和透明導電層，該第一電極形成在第一半導體層的第一區域上，第二電極形成在第二透明導電層上。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，還包括基板，所述第一半導體層、有源層、第二半導體層和透明導電層依次形成與所述基板上，所述第一半導體層為N型氮化鎵半導體層，第二半導體層為P型氮化鎵半導體層。
    [6] 一種發光二極體晶粒的製造方法，包括以下步驟：提供基板，並在基板上依次形成第一半導體層、有源層和第二半導體層；在第二半導體上形成第一透明導電層，該第一透明導電層的材料為氧化銦錫；在第一透明導電層上形成厚度大於第一透明導電層的第二透明導電層，該第二透明導電層的材料為氧化銦錫。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體晶粒的製造方法，其中，所述形成第一透明導電層的步驟是藉由通入小於7標況毫升每分鐘的氧氣形成的，該第一透明導電層的厚度小於500埃。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體晶粒的製造方法，其中，所述形成第二透明導電層的步驟是藉由通入大於7標況毫升每分鐘的氧氣形成的，該第一透明導電層的厚度大於1000埃且小於5000埃。
    [9] 如申請專利範圍第7項至第8項中任意一項所述的發光二極體晶粒的製造方法，其中，所述第一半導體層包括第一區域和第二區域，所述第一區域裸露，第二區域上覆蓋第二半導體層。
    [10] 如申請專利範圍第7項至第8項中任意一項所述的發光二極體晶粒的製造方法，其中，所述第一半導體層為N型氮化鎵半導體層，第二半導體層為P型氮化鎵半導體層。
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