具阻障层的光电半导体元件制造技术

本发明专利技术公开一种光电半导体元件，包含：一阻障层；一第一半导体层位于阻障层之上，第一半导体层包含一第一掺杂物质及一第二掺杂物质；以及一第二半导体层位于阻障层之下包含第二掺杂物质，其中在第一半导体层中，第一掺杂物质的浓度大于第二掺杂物的浓度，且第二掺杂物在第二半导体层中的浓度大于在第一半导体层的浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光电半导体元件的结构。
技术介绍
光电半导体元件，例如发光二极管(LED)，在近年来亮度不断的提升下，应用领域已从传统的指示灯或装饰用途拓展至各类装置的光源，甚至在不久的将来，极有可能取代传统的日光灯，成为新一代照明领域的光源。现有的发光二极管(LED)结构为单一p-n接面结构，如图1所示，其基本结构包含一基板13、一n型半导体层11在基板13上，一p型半导体层12在n型半导体层11上，以及一发光层10在p型半导体层12和n型半导体层11之间。为了提高发光二极管(LED)每单位面积内的发光量，如图2所示，一具有多层发光叠层的发光二极管(LED)结构将第一p-n接面结构I与第二p-n接面结构II通过一穿隧层17串联起来，如此一来相同的单位面积内，每单位面积的发光量将会提升，同时驱动电压会变为两倍，但是驱动电流并不会增加。此高电压、低电流的特性有助于应用于照明产品。现有的穿隧层17为高浓度掺杂的n+半导体层及p+半导体层构成，由于高浓度掺杂的n+半导体层及p+半导体层对于光的穿透率较差，所以通常穿隧层17必须很薄以提高光的穿透率，但是穿隧层17太薄，容易在制作工艺中掺入自其他半导体层扩散的掺杂物而影响了穿隧层17的功能。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种光电半导体元件，包含：一阻障层；一第一半导体层位于阻障层之上，第一半导体层包含一第一掺杂物质及一第二掺杂物质；以及一第二半导体层位于阻障层之下包含第二掺杂物质，其中在第一半导体层中，第一掺杂物质的浓度大于第二掺杂物的浓度，且第二掺杂物在第二半导体层中的浓度大于在第一半导体层的浓度。附图说明图1为现有的发光二极管(LED)结构示意图；图2为现有的具有多层发光叠层的发光二极管(LED)结构示意图；图3为依本专利技术第一实施例的结构示意图；图4A～图4B为依本专利技术第一实施例的铝(Al)含量比例图；图5A～图5B为依本专利技术第一实施例的能带间隙(Ec-Ev)示意图；图6为依本专利技术另一实施例的结构示意图。符号说明1     第一半导体叠层10    第一发光层11    第一n型半导体层12    第一p型半导体层13    基板2     第二半导体叠层21    第二p型半导体层22    第二n型半导体层23    第二发光层3     穿隧叠层31    第一电性穿隧层32    第二电性穿隧层4     阻障层51    第一电极52    第二电极53    表面54    表面具体实施方式第一实施例图3为依本专利技术第一实施例的结构示意图。根据本专利技术所公开的光电半导体元件为一双p-n接面结构，包含一第一半导体叠层1及一第二半导体叠层2位于一基板13上，其中第一半导体叠层1位于第二半导体叠层2上，一穿隧叠层3位于第一半导体叠层1及第二半导体叠层2之间，一阻障层4位于穿隧叠层3及第二半导体叠层2之间，一第一电极51设置在第一半导体叠层1的表面53，以及一第二电极52设置在基板13的表面54上，第一电极51与第二电极52用于导引电流通过第一半导体叠层1及第二半导体叠层2。基板13为导电基板，材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合。第一半导体叠层1、第二半导体叠层2、穿隧叠层3及阻障层4可通过外延方式成长在基板13上，或者通过对位粘着方法，以加热、加压的方式与基板13粘结。第一半导体叠层1包括至少一第一n型半导体层11具有第一导电型态，一第一发光层10以及一第一p型半导体层12具有第二导电型态；第二半导体叠层2包括至少一第二n型半导体层22具有第一导电型态，一第二发光层23以及一第二p型半导体层21具有第二导电型态；第一半导体叠层1及第二半导体叠层2依序外延成长于基板13之上。第一n型半导体层11、第一p型半导体层12、第二n型半导体层22和第二p型半导体层21可为两个单层结构或两个多层结构(多层结构指两层或两层以上)。第一n型半导体层11和第一p型半导体层12具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴；第二n型半导体层22和第二p型半导体层21也具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。第一发光层10形成在第一n型半导体层11和第一p型半导体层12之间，第二发光层23形成在第二n型半导体层22和第二p型半导体层21之间，第一发光层10及第二发光层23是将电能转换成光能。通过改变第一半导体叠层1以及第二半导体叠层2其中一层或多层的物理及化学组成，调整发出的光波长。常用的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化锌系列(zinc oxide,ZnO)。第一发光层10及第二发光层23可为单异质结构(single heterostructure,SH)，双异质结构(double heterostructure,DH)，双侧双异质结(double-side double heterostructure,DDH)，多层量子阱(multi-quantum well,MWQ)。具体来说，第一发光层10及第二发光层23可为中性、p型或n型电性的半导体。施以电流通过第一半导体叠层1及第二半导体叠层2时，第一发光层10及第二发光层23会发光。当第一发光层10及第二发光层23以磷化铝铟镓（AlGaInP）为基础的材料时，会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光；当以氮化铝镓铟（AlGaInN）为基础的材料时，会发出蓝或绿光。本实施例中，第一半导体叠层1及第二半导体叠层2的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列，第一p型半导体层12及第二p型半导体层21掺杂镁(Mg)或锌(Zn)元素，其中镁(Mg)或锌(Zn)元素在第一p型半导体层12及第二p型半导体层21的浓度大于1017cm-3（/cm3），较佳的是介于3*1017～5*1017cm-3之间；第一n型半导体层11及第二n型半导体层22掺杂硅(Si)元素，其中硅(Si)元素在第一n型半导体层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电半导体元件，包含：阻障层；第一半导体层，位于该阻障层之上，该第一半导体层包含第一掺杂物质及第二掺杂物质；以及第二半导体层，位于该阻障层之下包含该第二掺杂物质，其中在该第一半导体层中，该第一掺杂物质的浓度大于该第二掺杂物的浓度，且该第二掺杂物在该第二半导体层中的浓度大于在该第一半导体层的浓度。

【技术特征摘要】
1.一种光电半导体元件，包含：
阻障层；
第一半导体层，位于该阻障层之上，该第一半导体层包含第一掺杂物质
及第二掺杂物质；以及
第二半导体层，位于该阻障层之下包含该第二掺杂物质，
其中在该第一半导体层中，该第一掺杂物质的浓度大于该第二掺杂物的
浓度，且该第二掺杂物在该第二半导体层中的浓度大于在该第一半导体层的
浓度。
2.如权利要求1所述的光电半导体元件，还包含
第一发光叠层，包含第一发光层，位于该第一半导体层上；
第二发光叠层，包含第二发光层，位于该阻障层之下，且该第二发光叠
层包含该第二半导体层，该第二半导体层位于该第二发光层及该阻障层之
间；以及
穿隧叠层，位于该第一发光叠层及该阻障层之间，且该穿隧叠层包含该
第一半导体层。
3.如权利要求1所述的光电半导体元件，其中该第一掺杂物质的浓度
大于1019cm-3。
4.如权利要求3所述的光电半导体元件，其中该第一掺杂物质包含碳
(C)。
5.如权利要求1所述的光电半导体元件，其中该第二掺杂物质的浓度
小于1018cm-3。
6.如权利要求5所述的光电半导体元件，其中该第二掺杂物质包含镁
(Mg)或锌(Zn)。
7.如权利要求1所述的光电半导体元件，其中该阻障层包含磷化铝镓
铟(AlxGa1-xInP)，且x范围为0.2≤x≤0.7。
8.如权利要求7所述的光电半导体元件，其中x从该阻障层靠近该第
二半导体层的部分向靠近该第一半导体层的部分递减。
9.如权利要求8所述的光电半导体元件，其中x的递减方式为线性递
减。
10.如权利要求8所述的光电半导体元件，其中x的递减方式为阶梯状
递减。
11.如权利要求1所述的光电半导体元件，其中该阻障层包含锑(Sb)，
且锑(Sb)的浓度介于1017～1018cm-3之间。
12.如权利要求2所述的光电半导体元件，其中该第一发光叠层还包含
第一p型半导体层，位于该第一发光层之上，及第一n型半导体层，位于该
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗宪，李荣仁，李世昌，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71