[发明专利]氧化锌基半导体发光组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光组件(Semiconductor light-emitting device)及其制造方法，特别涉及一种氧化锌基(ZnO-based)半导体发光组件及其制造方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)，是一种半导体组件，初时多用作为指示灯、显示板等。随着白光LED的出现，也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。

氧化锌(ZnO)为II-VI族化合物半导体，能带结构为直接能带，能隙能量(bandgap energy)约为3.37eV，发光范围在紫外光的波段。作为制造白光LED的材料来说，氧化锌具有下列优点：

1.材料蕴藏丰富，且成本低廉。

2.氧化锌的激子(exciton)的束缚能(binding energy)高达60meV，可以达到相当高的发光效率。

3.氧化锌的发光波长为380nm左右，用来激发RGB荧光材料，较一般常用来制作白光LED的其它材料(如GaN)，效率较高，所以氧化锌相当合适于作为白光LED的材料。

4.氧化锌较一般常用来制作白光LED的其它材料(如GaN)容易利用酸碱蚀刻方法来加工。

然而，由于氧化锌中存在较多的施体(donor)缺陷，此缺陷会对掺杂的受体(acceptor)产生补偿作用，并且由于受体杂质在氧化锌内的固态溶解度很低，所以难以制造出高质量的P型氧化锌，也因此无法制作出发光二极管的核心结构-p-n接面。

尽管氧化锌非常适合用来作为白光LED材料，但由于目前技术上的限制，使得利用氧化锌作为白光LED材料的技术发展停滞不前。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化锌基半导体发光组件及其制造方法，以解决上述问题。

根据本发明一较佳实施例的制造半导体发光组件的方法，首先，制备基材(substrate)。接着，通过一基于原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)的制程，在基材上或之上形成氧化锌基多层结构(ZnO-based multi-layerstructure)，氧化锌基多层结构包含发光区域(light-emitting region)。

因此，根据本发明的制造半导体发光组件的方法，是利用基于原子层沉积之制程制造半导体发光组件。借此，可以成功制造出高质量的氧化锌基半导体发光组件。此外，通过原子层沉积制程具有材料成长温度较低、精准的材料成份的控制、可以达到高浓度的掺杂、材料缺陷密度低、具有良好的接口质量与均匀度等优点，进而使半导体发光组件具有非常高的晶体质量与很低的缺陷密度。

附图说明

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例详细说明：

图1是根据本发明一较佳实施例的制造方法的示意图。

图2是利用原子层沉积制程在蓝宝石基材上成长的ZnO薄膜的X光绕射特性图。

图3是利用原子层沉积制程在蓝宝石基材上成长的ZnO薄膜在室温下自发放射的发光频谱图。

图4是利用原子层沉积制程在蓝宝石基材上成长的ZnO薄膜发生受激放射现象时的发光频谱图。

图5是利用原子层沉积制程在蓝宝石基材上成长的ZnO薄膜的发光强度与激发强度的关系。

图6是根据本发明一具体实施例的一半导体发光组件的示意图。

图7是图6所示的半导体发光组件的电流-电压特性。

图8是图6所示的半导体发光组件中ZnO层以及GaN层的X光绕射特性图。

图9是图6所示的半导体发光组件中ZnO层及GaN层在室温下photoluminescence的发光频谱。

图10是图6所示的半导体发光组件随注入电流增加的发光频谱。

具体实施方式

请参阅图1，图1是根据本发明一较佳实施例的制造方法的示意图。根据本发明的较佳实施例的制造方法利用基于原子层沉积的制程制造氧化锌基半导体发光组件。在此，氧化锌基半导体发光组件意指其包含氧化锌层、Mg_xZn_1-xO层、Be_yZn_1-yO层或其它含氧化锌的化合物层，但不以此为限。