具有多層發(fā)光疊層的發(fā)光元件的制作方法
【專利說明】具有多層發(fā)光疊層的發(fā)光元件
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?01110217299.2、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(fā)明名稱為“具有多層發(fā)光疊層的發(fā)光元件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，特別是涉及一種具有多個發(fā)光層交互堆疊的發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0003]發(fā)光二極管(Light-emitting D1de;LED)是一種固態(tài)半導(dǎo)體元件，其至少包括p-n結(jié)面(p-n junct1n)，該p-n結(jié)面形成于P型與η型半導(dǎo)體層之間。當(dāng)于p-n結(jié)面上施加一定程度的偏壓時，P型半導(dǎo)體層中的空穴與η型半導(dǎo)體層中的電子會結(jié)合而釋放出光。該光產(chǎn)生的區(qū)域一般又稱為發(fā)光區(qū)(light-emitting reg1n)。
[0004]LED的主要特征在于尺寸小、發(fā)光效率高、壽命長、反應(yīng)快速、可靠度高和色度良好，目前已經(jīng)廣泛地使用在電器、汽車、招牌和交通標(biāo)志上。隨著全彩LED的問世，LED已開始逐漸取代傳統(tǒng)的照明設(shè)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(guān)注的議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)光元件具有基板;第一發(fā)光疊層位于基板之上；隧穿層位于第一發(fā)光疊層之上；第二發(fā)光疊層位于隧穿層之上；以及接觸層位于第二發(fā)光疊層之上。第一發(fā)光疊層具有第一半導(dǎo)體層、第一發(fā)光層與第二半導(dǎo)體層自基板依序形成于基板與隧穿層之間；第二發(fā)光疊層具有第三半導(dǎo)體層、第二發(fā)光層與第四半導(dǎo)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(fā)明所披露的一實施例。
[0008]圖2為本發(fā)明所披露的又一實施例。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明的實施例會被詳細(xì)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(xiàn)。
[0010]實施例如圖1所示，發(fā)光元件I具有基板10;第一發(fā)光疊層2位于基板10之上；隧穿層12位于第一發(fā)光疊層2之上；第二發(fā)光疊層3位于隧穿層12之上；以及接觸層14位于第二發(fā)光疊層3之上。第一發(fā)光疊層2具有第一半導(dǎo)體層22、第一發(fā)光層24與第二半導(dǎo)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(fā)光疊層3具有第三半導(dǎo)體層32、第二發(fā)光層34與第四半導(dǎo)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(fā)光元件是一個基板上具有一個發(fā)光疊層，該實施例的發(fā)光元件1是一個基板10上具有兩個發(fā)光疊層，優(yōu)點(diǎn)之一是可以具有大約兩個已知發(fā)光元件的發(fā)光效率;然而相較于兩個已知發(fā)光元件需使用兩個基板，該實施例的另一優(yōu)點(diǎn)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(fā)光疊層。其材料可為絕緣材料，例如為藍(lán)寶石(Sapphire)、鉆石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)或氮化招(A1N)等?；?0的材料亦可為導(dǎo)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(fù)合材料(Metal Matrix Composite ；MMC)、陶瓷基復(fù)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(fā)光疊層的材料例如為藍(lán)寶石(Sapphire)、砷化鎵(GaAs)或碳化娃(SiC)等。
[0012]第一發(fā)光疊層2及/或第二發(fā)光疊層3可直接于基板10生長形成，或是通過粘結(jié)層(未顯示)固定于基板10之上。第一發(fā)光疊層2與第二發(fā)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(gòu)成的群組。第一半導(dǎo)體層22與第二半導(dǎo)體層26的電性相異;第三半導(dǎo)體層32與第四半導(dǎo)體層36的電性相異。第一發(fā)光層24與第二發(fā)光層34可產(chǎn)生光線，其中第一發(fā)光層24具有第一能隙，第二發(fā)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(fā)光層24所產(chǎn)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(yōu)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(fā)光層34所產(chǎn)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(yōu)選為介于560nm與750nm之間。另一實施例中，第一發(fā)光層24所產(chǎn)生的光具有第一主波長，第二發(fā)光層34所產(chǎn)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(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，優(yōu)點(diǎn)之一是一個發(fā)光元件可同時具有不同功能;例如第一主波長為815nm，可促進(jìn)傷口愈合，第二主波長為633nm，有助于消除細(xì)紋。
[0013]另一實施例中，第一發(fā)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(fā)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(fā)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(yīng)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(gòu)成的群組。另一實施例中，隧穿層12可置換為第一粘結(jié)層，用以接合第一發(fā)光疊層2與第二發(fā)光疊層3。第一粘結(jié)層的材料包括透明導(dǎo)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(huán)丁稀(BCB)、過氟環(huán)丁燒(PFCB)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙稀酸樹脂(Acrylic Resin)、環(huán)稀經(jīng)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