具有多層發光疊層的發光元件的制作方法
【專利說明】具有多層發光疊層的發光元件
[0001 ] 本申請是申請號為201110217299.2、申請日為2011年08月01日、申請人為晶元光電股份有限公司、發明名稱為“具有多層發光疊層的發光元件”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種發光元件，特別是涉及一種具有多個發光層交互堆疊的發光元件。
【背景技術】
[0003]發光二極管(Light-emitting D1de;LED)是一種固態半導體元件，其至少包括p-n結面(p-n junct1n)，該p-n結面形成于P型與η型半導體層之間。當于p-n結面上施加一定程度的偏壓時，P型半導體層中的空穴與η型半導體層中的電子會結合而釋放出光。該光產生的區域一般又稱為發光區(light-emitting reg1n)。
[0004]LED的主要特征在于尺寸小、發光效率高、壽命長、反應快速、可靠度高和色度良好，目前已經廣泛地使用在電器、汽車、招牌和交通標志上。隨著全彩LED的問世，LED已開始逐漸取代傳統的照明設備，如熒光燈和白熱燈泡。
[0005]在LED的制造成本中，基板的價格在制造成本中占很大的比重，所以如何降低基板在LED中的使用量是值得關注的議題。

【發明內容】

[0006]發光元件具有基板;第一發光疊層位于基板之上；隧穿層位于第一發光疊層之上；第二發光疊層位于隧穿層之上；以及接觸層位于第二發光疊層之上。第一發光疊層具有第一半導體層、第一發光層與第二半導體層自基板依序形成于基板與隧穿層之間；第二發光疊層具有第三半導體層、第二發光層與第四半導體層自隧穿層依序形成于接觸層與隧穿層之間。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明所披露的一實施例。
[0008]圖2為本發明所披露的又一實施例。
【具體實施方式】
[0009]本發明的實施例會被詳細地描述，并且繪制于附圖中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各附圖以及說明出現。
[0010]實施例如圖1所示，發光元件I具有基板10;第一發光疊層2位于基板10之上；隧穿層12位于第一發光疊層2之上；第二發光疊層3位于隧穿層12之上；以及接觸層14位于第二發光疊層3之上。第一發光疊層2具有第一半導體層22、第一發光層24與第二半導體層26自基板10依序形成于基板10與隧穿層12之間；第二發光疊層3具有第三半導體層32、第二發光層34與第四半導體層36自隧穿層12依序形成于接觸層14與隧穿層12之間。已知發光元件是一個基板上具有一個發光疊層，該實施例的發光元件1是一個基板10上具有兩個發光疊層，優點之一是可以具有大約兩個已知發光元件的發光效率;然而相較于兩個已知發光元件需使用兩個基板，該實施例的另一優點是僅使用一個基板，減少基板的使用量，降低制造成本。
[0011]基板10可用以生長及/或支持其上的發光疊層。其材料可為絕緣材料，例如為藍寶石(Sapphire)、鉆石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)或氮化招(A1N)等。基板10的材料亦可為導電材料，包括銅(Cu)、招(A1)、類鉆碳薄膜(Diamond LikeCarbon；DLC)、碳化娃(SiC)、金屬基復合材料(Metal Matrix Composite ；MMC)、陶瓷基復合材料(Ceramic Matrix Composite ； CMC)、娃(Si )、磷化鵬(IP)、砸化鋅(ZnSe)、砷化嫁(6&厶8)、鍺(66)、碳化硅(310、磷化鎵(6&?)、磷砷化鎵(6&48?)、砸化鋅(21^6)、氧化鋅(ZnO)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGa02)或鋁酸鋰(LiA102)。其中可用以生長發光疊層的材料例如為藍寶石(Sapphire)、砷化鎵(GaAs)或碳化娃(SiC)等。
[0012]第一發光疊層2及/或第二發光疊層3可直接于基板10生長形成，或是通過粘結層(未顯示)固定于基板10之上。第一發光疊層2與第二發光疊層3的材料包括一種以上的元素選自鎵(Ga)、招(A1)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與砸(Se)所構成的群組。第一半導體層22與第二半導體層26的電性相異;第三半導體層32與第四半導體層36的電性相異。第一發光層24與第二發光層34可產生光線，其中第一發光層24具有第一能隙，第二發光層34具有第二能隙。該實施例中，第一能隙與第二能隙相異，第一能隙與第二能隙的能隙差介于0.3eV與0.5eV之間，第一能隙可小于或大于第二能隙，例如第一能隙為1.45eV，第二能隙為1.9eV。又一實施例中，第一發光層24所產生的光是人眼無法辨識的不可見光，該實施例的不可見光波長約為小于400nm或大于780nm，優選為介于780nm與2500nm之間或介于300nm與400nm之間，更佳為介于780nm與900nm之間。第二發光層34所產生的光是人眼可辨識的可見光，該實施例的可見光波長約介于400nm與780nm之間，優選為介于560nm與750nm之間。另一實施例中，第一發光層24所產生的光具有第一主波長，第二發光層34所產生的光具有第二主波長，第一主波長與第二主波長的波長差約為150nm至220nm，第一主波長可大于或小于第二主波長。該實施例可應用于醫療領域，優點之一是一個發光元件可同時具有不同功能;例如第一主波長為815nm，可促進傷口愈合，第二主波長為633nm，有助于消除細紋。
[0013]另一實施例中，第一發光層24由第一量子阱與第二量子阱交互堆疊形成，其中第一量子阱具有第一量子阱能隙，第二量子阱具有第二量子阱能隙，第一量子阱能隙與第二量子阱能隙相異，第一量子阱能隙與第二量子阱能隙的能隙差約為0.06eV至0.leV，第一量子阱能隙可小于或大于第二量子阱能隙。第二發光層34由第三量子阱與第四量子阱交互堆疊形成，其中第三量子阱具有第三量子阱能隙，第四量子阱具有第四量子阱能隙，第三量子阱能隙與第四量子阱能隙相異，第三量子阱能隙與第四量子阱能隙的能隙差約為0.06eV至
0.leV，第一量子阱能隙可小于或大于第二量子阱能隙。
[0014]隧穿層12生長于第一發光疊層2之上，其摻雜濃度大于8X1018/cm3，可讓電子通過隧穿效應通過其中，其材料包括一種以上的元素選自鎵(Ga)、鋁(A1)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與砸(Se)所構成的群組。另一實施例中，隧穿層12可置換為第一粘結層，用以接合第一發光疊層2與第二發光疊層3。第一粘結層的材料包括透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ΖΤ0)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鋅(IZ0)或氧化鉭(Ta2O5)；或是絕緣材料，例如Su8、苯并環丁稀(BCB)、過氟環丁燒(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙稀酸樹脂(Acrylic Resin)、環稀經聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚亞酰胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al