本发明专利技术揭示一具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件。此发光元件具有一导电基板，此基板之上有一粘结层；粘结层之上有一外延层结构，其包括一第一导电性半导体层，一有源层及一第二导电性半导体层；外延层结构之上有一隧穿层结构，其包括一第一掺杂浓度的第一导电性半导体层及一第二掺杂浓度的第二导电性半导体层；隧穿层结构之上有一电流散布层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件。
技术介绍
发光元件中如发光二极管，其应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示 装置、交通标志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。在 此技艺中，目前技术人员重要课题之一为如何提高发光二极管的亮度。已知技艺中，以磷化铝镓铟(AlGalnP)材料系列形成在p电极上的发光二 极管，为了增加光取出效率(light extraction efficiency),会在p型局限层(材 料为p-Ala5Ina5P)的上成长一个能隙大于有源层的材料，例如 p-Al0.7Gao.3As或是p-GaP的窗户层(window layer)。为了提升电流散布(current spreading)效果，通常会增加窗户层的厚度，例如将p-Alo.7Gao.3As成长到7 )im ，或是利用HVPE将p-GaP成长到50 pm。在古典力学中，一个处于位能较低的粒子不能跃过能量障碍到达另一 边，除非粒子的动能超过能障。但以量子物理的观点来看，却有此可能。隧 穿效应就是指粒子可穿过比本身总能高的能量障碍。隧穿层结构须具高杂质 掺杂浓度，使电子或空穴迁移率变大；且隧穿层结构厚度须很薄，才能增加 电子或空穴产生隧穿效应的机率。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层 结构包括一具第一掺杂浓度的第一导电性半导体层及一具第二掺杂浓度的 第二导电性半导体层。本专利技术提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层 结构的第一导电性半导体层其厚度为100-500埃，掺杂浓度为 6xlOl9/cm3-lxl020/cm3。本专利技术提供一种具有隧穿层结构的发光元件及其制造方法，其中隧穿层结构的第二导电性半导体层其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6xl019/cm3-3xl020/cm3。本专利技术提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，以提升电流 橫向传递的效率。本专利技术提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，其中电流散 布层位于一隧穿层结构之上，通过隧穿层与电流散布层之间产生良好的电连 接作用，降低发光二极管的顺向电压，以提高发光亮度。本专利技术提供一种具有电流散布层的发光元件及其制造方法，其中电流散 布层位于一隧穿层结构之上，可达到良好的电流散布效果。附图说明图l至图5显示依本专利技术一实施例的发光元件的制造流程； 图6至图12显示依本专利技术另一实施例的发光元件的制造流程。附图标记说明 2 暂时基板； 6 导电性永久基板； 8 粘结层；12 第二掺杂浓度的第二导电性半导体层 14~第 一掺杂浓度的第 一导电性半导体层 18 有源层； 22 蚀刻终止层； 25、 26 欧姆接触电极； 32~第二掺杂浓度的第二导电性半导体层 34 第 一掺杂浓度的第 一导电性半导体层 38 有源层； 42~緩冲层；100、 200 发光二极管。 具体实施例方式本专利技术披露一种具有隧穿层结构及电流散布层的发光元件及其制造方4~接合层； 7~绝缘层； 10 电流散布层；13 隧穿层结构；16 上包覆层； 20 下包覆层； 24 不透光成长基板; 30 电流散布层；33 隧穿层结构；36 上包覆层； 40~下包覆层； 44 透光成长基板；法。为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图l至图 12的图示。请参照图1至图5,其绘示依照本专利技术第一实施例的发光元件的工艺示 意图。请参照图1，本实施例的发光元件，例如一发光二极管100,其结构 包含不透光成长基板24,其材料例如为n型砷化镓(GaAs);依序在其上成长 外延结构为蚀刻终止层(Etching Stop Layer) 22;下包覆层(Lower Cladding Layer) 20，其材料例如为n型磷化铝铟(n-type AlxInl-xP);有源层(Active Layer) 18,其材料例如为磷化铝镓铟((AlxGa,-x)o.5lno.sP);上包覆层(Upper Cladding Layer) 16，其材料例如为p型磷化铝铟(p-type AlxInl-xP);隧穿层 结构(tunneling effect structure) 13,其中包括一第一掺杂浓度的第一导电性半 导体层14及一第二掺杂浓度第二导电性的半导体层12，例如第一掺杂浓 度的第一导电性半导体层14可为？+-八1 41111_)^(其厚度为100-500埃，掺杂浓 度为6xl0,cr^-lxl0,cm"及第二掺杂浓度的第二导电性半导体化合物层 12可为11+-八1)^1-^(其厚度为100-500埃，掺杂浓度为6xlO,cm3-lxlO,cm3); 电流散布层(current spreading layer)10,其材料例如为n型磷化铝铟(n-type AlxIni—xP)。当n型磷化铝铟在掺杂浓度为lxl018/cm3时，其电子迁移率为 211cm2/Vsec,比起已知材料如n-type Alo.7Gao.3As(在掺杂浓度为lxlOl8/cm3 时，其电子迁移率为151cn^/Vsec)和n-type GaP高出许多(在掺杂浓度为 lxl0'8/cn^时，其电子迁移率为125cm2/Vsec)，所以其电流散布的效果优选。 此外，磷化铝铟是间接能隙材料(indirect band gap material),可减少吸收由有 源层所产生的光。蚀刻终止层22的材料可以是任何III-V族元素的化合物半导体，只要其 晶格常数可以和不透光成长基板24大致上相匹配，且蚀刻速率远低于不透 光成长基板24即可。本实施例中蚀刻终止层22的优选材料为磷化铟镓 (InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)。此外，若下包覆层20的蚀刻速率远低于不透 光成长基板24，只要其具有足够厚度，即可以作为蚀刻终止层，而无须另一 层蚀刻终止层。本专利技术另提供如图2所示的结构，此结构包括一暂时基板2和一接合层 4。暂时基板2的材料可为蓝宝石(Sapphire)、玻璃(GIass)、磷化镓(GaP)、磷 砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌硫(ZnSSe)。接合层4 可为高分子接合层，其材料可为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide; PI)、过氟环丁烷(Perfluorocyclobutane; PFCB)、苯并环丁烯(Benzocyclobutene;BCB)、旋涂式玻璃(Spin-on glass; SOG)或硅树脂(Silicone)。接合层4的材料也可为焊锡、低温金属、金属硅化物、自发性导电高分子或高分子中掺杂如铝、金、铀、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。接着，使电流散布层10面对接合层4,将如图1所示具有电流散布层10的发光二极管接合于如图2所示的暂时基板2，再以蚀刻液(例如5H3P04:3H202:3H20或1丽4011:351^02)去除不透光成长基板24以棵露下包覆层20。若使用InGaP或AlGaAs作为蚀刻终止层22,因其仍会吸收有源层产生的光，所以也须以蚀刻液去除，其结构如图3所示。再提供如图4所示的结构，此结构包括一导电性永久基板6和一粘结层8。导电性永久基板6的材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一发光元件，包含： 一导电性永久基板； 一粘结层，位于该导电性永久基板上方； 一外延层结构，位于该粘结层上方且通过该粘结层与该导电性永久基板接合； 一隧穿层结构，位于该外延层结构上方，其中该隧穿层结构包括： 一 具第一掺杂浓度的第一导电性半导体层，其中该第一掺杂浓度范围至少大于６×１０↑［１９］／ｃｍ↑［３］；及 一具第二掺杂浓度的第二导电性半导体层，位于该第一第一导电性半导体层之上，其中该第二导电性与该第一导电性相异，且该第二掺杂浓度范围至 少大于６×１０↑［１９］／ｃｍ↑［３］；以及 一电流散布层，位于该隧穿层结构上方。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕琪玮，蔡孟伦，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[]
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