TWI344225B - Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same - Google Patents

Description

1344225 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 過於Γ種半賴發光元件，_是_—種於蟲晶 過私中月匕夠抵^几’例如氨氣等’氣體的腐钱之半導體發光元件。 【先前技術】 種類發ίΐ件ΐ物，發光二極體)能被廣泛地使用於許多 身彻要求其本 料層半導體發光元件之半導體材 夕文率 層)以改善半導體材料声H成#=層12(例如’氧化辞(Zn〇) 射。牛㈣材·的品# ’進而提高半導體發光元件的發光 層(例如氮化錄声C古於，緩衝層12上蟲晶形成半導體材料 高，氨氣合腐鈕蕾有虱軋的爐氛下進行，若製程的溫度過 層）的遙晶圖m二而影響半導體材料層(例如，氮化鎵 則技術半導體發光元件之製造方法的了解，二 •嶋純崎街刪編響的方 抗，::氨ii㈣在於提供-種於磊晶過財能夠抵 沉寺軋體的腐蝕之半導體發光元件。 1344225 【發明内容】 本發明之一範疇在於提供一種半導體發光元件及其製造方 法0 根據本發明之一具體實施例，該半導體發光元件包含一基板 (substrate)、一緩衝層(buffer layer)、一腐蝕阻抗薄膜(c〇rr〇si⑽ resistant film)、一多層結構(multi-layer structure)及一歐姆電極結 構(ohmic electrode structure)。 ,、忒緩，層係形成於該基板之一上表面上。該腐蝕阻抗薄膜係 形成=覆蓋該緩衝層。該多層結構係形成於該腐蝕阻抗薄膜上並 且一發光區(light_emitting regi〇n)。該緩衝層辅助該多層結構 之一，底層(bottom-most layer)磊晶。該腐蝕阻抗薄膜避免該緩衝 層於该最底層之蟲晶過程巾被—氣體雜。該歐姆電極結構 成於該多層結構上。 根據本發明之另一具體實施例為一種製造供一半導體發光元 件之方法。 該方法首先製備-絲。接著，該方法形成—缓衝層於該基 f之一上，面上。然後，該方法形成一腐蝕阻抗薄膜以覆蓋該緩 ，層。接著，該方法形成一多層結構於該腐蝕阻抗薄膜上，其中 該多層結構包含一發光區。該緩衝層辅助該多層結構之一最^層 。該腐蝕阻抗薄膜避免該緩衝層於該最底層之磊晶過程中被 氣體腐姓。·最後，該方法形成—歐姆電滅構麻多層 上。 相較於先前技術，根據本發明之半導體發光元件能夠形成腐 士阻抗薄膜於缓衝層上’以提高緩衝層於i晶形成半導體材料層 J的耐’皿強度’使得半導體材料層可以在較廣的溫度範圍下形 成。此外’緩衝層亦可以提供良好_㈣晶及垂Μ晶，以提 7 咼半導體發光元件的磊晶品質， 部量子效率。 進—步提昇半導體發光元件的外 由以下的發明詳述及所附圖 、關於本發明之優點與精神可以藉 式得到進一步的瞭解。 【實施方式】 請參閱圖二， 導體發光元件2。 圖二係繪示根據本發明之一具體實施例之一半 如，二所示，該半導體發光元件2包含一基板2〇、一緩衝層 、-腐姓阻抗薄膜24、一多層結構26及一歐姆電極結構28。 .於實際應用巾’ 5亥基板2〇可以是藍寶石(5卿|^)、石夕⑸）、

SiC GaN ZnO、ScAlMg04、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、

SrCu2〇2、UGa02、LiA1〇2、GaAs 或其他類似基材。 該緩衝層22係形成於該基板2〇之一上表面200上。於一具 體實施例中’該緩衝層22可以直接形成於並覆蓋該基板2〇之^ 上表面200上。於另一具體實施例中，該緩衝層22可以選擇性 地形成於該基板20之該上表面2〇〇上，致使該基板2〇之該上表 面200於該多層結構26形成之前部份外露。 該腐蝕阻抗薄骐24係形成以覆蓋該緩衝層22。該多層結構 26係形成於該腐蝕阻抗薄膜24上並且包含一發光區262。該緩 衝層22辅助該多層結構26之一最底層260磊晶。 於一具體實施例中，該最底層260可以是氮化鎵。該腐蝕阻 抗薄膜24避免該緩衝層22於該最底層260之磊晶過程中被一氣 體腐蝕。該歐姆電極結構28係形成於該多層結構26上。 於實際應用中’該緩衝層22可以是氧化辞(ZnO)或氧化鋅鎂 1344225 ϋΐίΐ) ’其"< X 。於—具體實施例中，該緩衝詹22可 =J J乾圍從=5〇〇nm之一厚度’並且該腐蝕阻抗細 之厚度可以具有範圍從lnm至30nm之一厚产。 應用中’若該緩衝層22係氧化鋅’由於蟲晶形成氮 .化有減(即該氣體)的爐氛下進行，若製程的溫度過高， 腐”。因此’為避免氨氣腐蝕氧化鋅，該腐蝕阻抗 可以由氧化華2〇3)形成並覆蓋於該緩衝層22上。 氧化鋅緩衝層22於該最底層(例如，氮化 銥層)260之磊晶過程中被氨氣腐蝕。 4於if實施例中，該緩衝層22及該腐触抗_ 24可以 措由一原子層沈積(atomic layer deposit^，ALD)製 戈 =原子層沈積_赃enWd AL聰程(或—原二 沈積(plasma-assisted ALD)製程)形成。 μ ί ίοΕη、=τ22之形成可以於—溫度範圍介於 ίπτ執行。於該緩衝層22形成後，該緩衝 層22可以進-步於一退火溫度介於娜〇至 下執行退火以提昇該緩衝層22之品質。 度 於-具體實施例中’若該緩衝層22係 znMe2先驅物、一吨先驅物及- h2〇 先驅物、一 〇3先驅物、一 〇2電漿或一氧自由基。 巾賴衝層22係㈣原子層沈積製程 it 辞鎮’該氧化辞鎮緩衝層22之原料 二^疋先驅：2先T物、一ZnMe2先驅物、—爐2先驅物、- ν^ΐΜ)2先驅物及一 _ *驅物、一先驅 物、一 〇2電漿或一氧自由基。 1344225 體實施例中’該緩衝層22並且可以藉由1揮性 Α至圖三Ε，圖三Α至圖三Ε係繪示用以浐 具體實施例之製造一半導體發光元件2之^、、== 請參閲圖. 據本發明之另 截面視圖。 首先，如圖三A所示，該方法製備一基板20。 成-緩衝層22於該基板2〇之一上表面雇上。曰㉚衣句形 成腐餘阻抗薄膜24以覆蓋該緩衝層22。 、也 mml 26 上其中s亥多層結構包含一發光區262。哕螇;ffcja ϊ r/r 26〇"β% ^ 货打日22於知底層之蟲晶過程中被—氣體腐敍。 上根 時的耐溫強度，使得丰#㈣於遙Βθ形成+導體材料層 •'成。此和圍下形 ΐί=光元祿晶品質’進-步提昇； 猎由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本 ，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來， β目x 可加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變 /、相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇内。因 此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬 廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。 1344225 【圖式簡單說明】 圖一 A係緣示缓衝層形成於基板上之示意圖。 圖一B係緣示氧化鋅緩衝層被氨氣腐#之示意圖。 圖二係繪示根據本發明之一具體實施例之一半導體發光元 件。 圖三A至圖三E係繪示用以描述根據本發明之另一具體實施 例之製造一半導體發光元件之方法之截面視圖。 【主要元件符號說明】 10 :基板 12 :緩衝層 2:半導體發光元件 20 :基板 22 :緩衝層 24 :腐蝕阻抗薄膜 26 :多層結構 28 :歐姆電極結構 200 :上表面 260 :最底層 262 :發光區 12

Claims (1)

1344225 十、申請專利範圍： 1、 一種半導體發光元件，包含： 1基板， • 一缓衝層，該緩衝層係形成於該基板之一上表面上； 一腐娜抗薄膜’該雜阻抗薄臈係形成以覆蓋該緩衝層； 一艾層^該ί層結構係形成於該腐蝕阻抗薄膜上並且包 缓衝層輔助該多層結構之-最底層$ •;被該緩衝層於該最底層编過程 -歐姆電極結構’該歐姆電極結構係形成於該多層結構上。 2、 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光科，其中該緩衝層係 由氧化辞或氧化辞鎂形成。 3、 利範圍第2項所述之半導體發光_，其中該最底層係 由f由統鎵、氮化吨化銦鎵、氮化轉、氮她銦鎵所 組成之一群組中之其一所形成。 4、 Μ請翻第3項所述之半導體發光元件，其巾該氣體係氨 5、 彻㈣，編腐雜抗 6、如申睛專利範圍第5項所述之半導體發光元件， 薄膜係藉由一 其中該腐蝕阻抗 原子層沈積製裎及/或一電漿增強原子層沈積製程 13 7. (或一電漿辅助原子層沈積製程)形成。 ^請^利範㈣2項所述之铸體發光元件，其中該緩衝層係 子就積縣及/或-電料強料層沈積製程(或一電 水輔助原子層沈積製程)形成。 體發光元件，其中該缓衝層係 如申請專利範圍第7項所述之半導 形成以覆蓋該基板之該上表面上。 、:申請專利範圍第7項所述之半導體發光元件，其找緩衝層係 &擇性_狀縣板之該上表面上，錢該練之該上表面 於遠多層結構形成之前部份外露。 10、 如:請專利範圍第9項所述之半導體發光元件，其中該緩衝層並 且藉由一選擇性蝕刻製程形成。 11、 如申請專利範圍第i項所述之半導體發光元件，其中該基板係由 ^ 自由藍寶石、;^、SiC、GaN、ZnO、ScAlMg04、YSZ(Yttria- Stabilized Zirc〇nia)、SrCu2〇2、LiGa〇2、LiA102及GaAs所組成之 一群組中之其一所形成。 12、一種製造—半導體發光元件的方法，該方法包含下列步驟： 製備一基板； :形成一緩衝層於該基板之一上表面上； 形成一腐餘阻抗薄膜以覆蓋該緩衝層； 形成一多層結構於該腐蝕阻抗薄膜上，其中該多層結構包含 一發光區’該緩衝層輔助該多層結構之一最底層磊晶，該 14 1344225 腐钮阻抗薄膜避免該緩衝層於該最底層之磊晶過程中被一 氣體腐餘；以及 形成一歐姆電極結構於該多層結構上。 13、 如申請專利範圍第u項所述之方法，其中該緩衝層係由氧化鋅 或氧化鋅鎂形成。 14、 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該最底層係由選自由 氮化鎵、氮化結氣化銦鎵、氮化銘鎵、氮化銘銦鎵所組成之一 群組中之其一所形成。 15、 16、 如申請專利難第14項所述之方法，其中該氣體係氨氣 薄膜係由 ，申請專鄉圍如賴叙料，料該賴阻抗 氧化鋁形成。 17、 Π=Γ項所述之方法，其中_阻抗薄膜係藉 18、 如申請專利範圍第n項所述之方法 子層沈積製程及/或-電輯強原子層層係藉由一原 子層沈積製程)形成。 錄峨-電漿輔助原 19、述之方法，其中該緩衝層係形成以覆 20 、如申請專利範圍第18項所述之方法， 其中該緩衝層係選擇性地 15 1344225 形成於该基板之該上表面上’致使該基板之該上表面於該多層 結構形成之前部份外露。 21、 如申請專利範圍第2〇項所述之方法，其中該緩衝層並且藉由一 選擇性蝕刻製程形成。 22、 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該基板係由選自由藍 寶石、矽、SiC、GaN、ZnO、ScAlMg04、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、SrCu202、LiGa02、LiA102及GaAs所組成之一群組中 之其一所形成。 16