[发明专利]发出辐射的半导体元件及降低其操作电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发出辐射的半导体元件，特别涉及一种可降低操作电压 的发出辐射的半导体元件。

背景技术

发光二极管为一利用半导体材料所制作而成的元件，为一种可将电能转 换为光能的微细固态光源。由于发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电压 低、发热量低、耗电量小、反应速度快、无汞污染等环保问题以及单性光发 光的特性及优点，且能够配合各种应用设备的轻、薄、以及小型化的需求， 因此，已成为日常生活中普及的电子产品。

近年来，许多的焦点集中在以三族氮化物为主的半导体所形成的发光元 件，例如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟 镓(InGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN)等。

在以三族氮化物为主的半导体元件中，通常以p型GaN材料为p型导电 层。p型传导层的材质为p型掺杂的三族氮化物材料，而因p型氮化物半导 体材料的掺杂浓度无法像n型材料那么高，使得p型电极不易与p型半导体 形成良好的欧姆接触，因此往往需要在p型传导层上额外形成金属氧化透明 传导电极层，以面电极的方式降低接触电阻。

金属氧化透明传导材料，如铟锡氧化物(ITO)与氧化镍(NiO)等，已 被广泛用于光电元件中，例如薄膜晶体管(TFT-LCD)、有机发光二极管元 件(OLED)与发光二极管等，且特别是以三族氮化物为主的发光二极管元 件中，金属氧化透明传导材料的使用更是多见。此金属氧化透明传导材料在 光电元件中所扮演的角色为一电子传导层与一光传输层。对于光电元件而 言，主要的技术改进仍在于寻找如何让元件具有更低且更稳定的顺向操作电 压，因此，上述以透明电极层作为面电极以降低接触电阻的方式仍然不够。 然而，要在ITO与p型GaN膜层间形成一欧姆传导的接触层并非容易之事。

一般常见的用以降低接触电阻的传统技术大多以高掺杂的p型接触层作 为解决方法，然而，此高掺杂的p型接触层可能因掺杂材料的能隙大小而造 成吸光的情形，且因掺杂浓度太高而造成载子的扩散，导致操作电压的不稳 定情形。

有鉴于此，仍有必要开发新的发光二极管结构，以达到降低操作电压的 目的，并改善光取出的效率，提升发光二极管的亮度，以符合市场需求。

发明内容

本发明提供一种非p型欧姆(ohmic)接触层，用以降低发出辐射的半 导体元件的操作电压。

本发明所提供的非p型欧姆接触层，其材料不包含镁金属，因此更能降 低膜层对光的吸收。

本发明所提供的Al_xGa_yIn_(1-x-y)N非p型欧姆接触层为单一外延成长层， 除了能得到稳定的传导特性，更能避免多表面所诱发生成的光反射现象。

本发明提供一种发出辐射的半导体元件，包含：一用以产生辐射的活性 层(active layer)、一p型传导层、一透明传导层(transparent conductive layer， TCL)，与一非p型欧姆(ohmic)接触层。其中，p型传导层形成于活性层 上，透明传导层形成于p型传导层上，而非p型欧姆接触层介于p型传导层 与透明传导层之间。

根据上述的发出辐射的半导体元件，其中，该半导体元件为发光二极管 或为激光二极管。

根据上述的发出辐射的半导体元件，其中，该非p型欧姆接触层是为 Al_xGa_yIn_(1-x-y)N四元合金，x值与y值的范围为0≤x≤1，0≤y≤1，且上述 该Al_xGa_yIn_(1-x-y)N四元合金中的能隙大于活化层的能隙，以此特性降低该非p 型欧姆接触层的吸光效应。

根据上述的发出辐射的半导体元件，其中，该非p型欧姆接触层是为单 一外延成长层，该非p型欧姆接触层的厚度范围值为

根据上述的发出辐射的半导体元件，其中，该非p型欧姆接触层是用以 降低该发出辐射的半导体元件其操作电压。