[发明专利]发光二极管装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，特别涉及于含碳基板上形成 发光二极管装置。

背景技术

发光二极管(LEDs)利用于一基板上形成有源区且于基板上沉积不同导 电和半导电层的方式所形成。利用p-n结中的电流，电子-空穴对的再结合 (recombination)辐射可用于产生电磁辐射(例如光)。在例如GaAs或GaN的直 接能隙材料(direct band gap material)形成的顺向偏压的p-n结中，注入空乏区 中的电子-空穴对的再结合导致电磁辐射发光。上述电磁辐射可位于可见光区 或非可见光区。可利用具有不同能隙的材料形成不同颜色的LED。另外，电 磁辐射发光在非可见光区的LED可将上述非可见光导向磷透镜或类似类型 的材料。当上述非可见光被磷吸收时，磷会发出可见光。

LED结构通常利用外延成长三-五族化合物层的方式形成，上述掺杂相 反导电类型的三-五族材料层位于发光层的任一侧。在形成例如GaN层的三- 五族外延层时，会形成一SiN_x介电层，其会对上述LED结构的性能产生不 利的影响。为了防止SiN_x的形成，在形成LED结构之前，通常于基板上方 沉积一金属过渡层(transition layer)。

然而，金属过渡层的使用会对GaN外延层的结晶结构产生不利的影响。 外延工艺中的高温会导致过渡层的金属原子与基板的硅原子混合(inter-mix)， 因而会产生复杂的结构。因为金属原子和硅原子混合而产生的上述复杂结构 通常为多晶或非晶状态，因而在可用于形成上述LED结构的外延工艺中， 不能于其上提供良好的结晶结构。

因此，在此技术领域中，需要一种发光二极管装置及其制造方法，以避 免和降低金属原子和硅原子的混合。

发明内容

有鉴于此，本发明的一实施例提供一种位于一基板上的发光二极管，上 述基板具有形成于其中的一含碳层。

本发明一实施例的发光二极管装置包括一半导体基板，其具有位于一第 一侧的一含碳层，其中该含碳层的碳原子与该半导体基板的硅原子键结。上 述含碳层的厚度可约小于20μm。一发光二极管结构，形成于上述半导体基 板的上述第一侧上，其中该发光二极管结构包括一缓冲/成核层、一第一接触 层、一第一包覆层、一有源层、一第二包覆层和一第二接触层，该第一接触 层和该第二接触层提供电性接触。上述发光二极管可还包括一过渡层，介于 上述含碳层和上述发光二极管结构之间，其中该过渡层包括铝、钛、银、钛 -铝或其组合。上述半导体基板可为一块状硅基板，其具有(111)方向的一表 面配向。然而，也可使用其他类型的基板。

本发明的另一实施例提供一种发光二极管装置的制造方法，上述发光二 极管装置的制造方法包括提供一基板；利用例如离子注入、扩散或外延方式， 于上述基板的一第一侧形成一含碳层。进行一退火工艺以活化该含碳层的碳 原子，使该碳原子与该基板的硅原子键结。之后，于上述基板的上述第一侧 上方形成一发光二极管结构，其中该发光二极管结构包括一缓冲/成核层、一 第一接触层、一第一包覆层、一有源层、一第二包覆层和一第二接触层，该 第一接触层和该第二接触层提供电性接触。于形成该发光二极管结构之前还 包括于该含碳层上形成一过渡层，其中该过渡层包括铝、钛、银、钛-铝或其 组合。

本发明的又一实施例提供一种发光二极管装置的制造方法，上述发光二 极管装置的制造方法包括提供一基板；将碳原子置于上述半导体基板的一第 一侧内。之后，于上述半导体基板的上述第一侧上方形成一过渡层；以及于 上述过渡层上方形成一发光二极管结构。

本发明提供一种避免和降低金属原子和硅原子的混合的发光二极管装 置及其制造方法。

附图说明

图1～图4为本发明实施例的发光二极管的制造方法的工艺流程图。

并且，上述附图中的附图标记说明如下：

102～基板；

202～含碳层；

302～过渡层；

402～发光二极管结构；

410～阻障层；

412～第一接触层；

414～第一包覆层；

416～有源层；

418～第二包覆层；

420～第二接触层。