发光元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种具有多重量子阱(quantumwell)层的发光元件。
【背景技术】
[0002]发光二极管是一种应用于发光装置的半导体元件。由于发光二极管具有低耗电量、低污染、使用寿命长、反应速度快等特性，因此发光二极管已被广泛应用在各领域当中，诸如交通信号、户外看板、以及显示器背光源等。因此，发光二极管已日渐成为近年来备受瞩目的光电产业之一。
[0003]一般而言，发光二极管是利用有机金属气相沉积法(Metal-organic ChemicalVapor Deposit1n,简称MOCVD)于基板上形成取向附生(epitaxial)层(包括η型掺杂半导体层、发光层、P型掺杂半导体层等等)。在成长发光层的过程中，可通过调整形成取向附生层的参数，诸如成长压力、成长温度、反应气体的流量(例如三甲基铟(TMIn)的流量)等，来调整发光二极管所发出光线的波长。在现有技术中，发光层多半采用多重量子阱的设计，发光层中的量子阱层的材料通常为氮化铟镓(InGaN)，而发光层中的阻障层的材料通常为氮化镓(GaN)，当量子阱层的铟掺杂浓度越高时，发光层所发出的光线的波长便越长。反之，当量子阱层的铟掺杂浓度越低时，发光层所发出的光线的波长则越短。因此，在制作发光二极管时，可利用调控量子阱层中的铟掺杂浓度以使发光层能够发出波长较长的光线，例如绿光、黄光、橘光、红光等。
[0004]在现有技术中，除了增加反应气体(即三甲基铟)的流量以使量子阱层中的铟掺杂浓度提高之外，也需降低量子阱层的成长温度，方可制作出能够发出绿光的发光二极管。详细而言，在高成长温度下，由于铟原子的去吸附效应与氮化铟本身低裂解温度的特性，会导致氮化铟镓材料的含铟量降低，而在较低成长温度下，上述两种效应较弱，因此可以成长出较高铟含量的氮化铟镓材料，而制作出可提供较长发光波长的发光二极管。
[0005]此外，发光二极管在形成取向附生层时的成长温度的条件控制也为影响氮化铟镓材料中铟组成的直接参数。举例而言，一般可发出具有绿光波长(525nm)光线的发光二极管的成长温度大约介于690-735°C之间。然而，若要制作可提供具有更长波长的光线的发光二极管时，例如黄光(560nm)或橘光(620nm)，就需要再降低成长温度以增加量子阱层中的含铟量。然而，当成长温度过低时，可能会导致量子阱层的取向附生层的品质变差而产生过多的缺陷，进而导致发光亮度锐减甚至无法发光的问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种发光元件，其适于发出长波长且具有良好的可靠度(reliability)。
[0007]本发明的一种发光元件，其包括第一型掺杂半导体层、第二型掺杂半导体层以及发光层。发光层配置于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。发光层包括多个阻障层以及多个量子阱层。各量子阱层分别位于二相邻阻障层之间，其中这些量子阱层具有锗掺质。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的量子阱层的材质包括具有锗掺质的氮化铟镓(Ge:1nGaN)。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的阻障层的材质包括氮化镓(GaN)。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的阻障层的材质包括具有锗掺质的氮化镓(GeiGaN)。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的第一型掺杂半导体层为N型掺杂半导体层，且第二型掺杂半导体层为P型掺杂半导体层。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的第一型掺杂半导体层为P型掺杂半导体层，且第二型掺杂半导体层为N掺杂型半导体层。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的发光元件还包括基板，其中第一型掺杂半导体层配置于基板上，且第一型掺杂半导体层位于基板与发光层之间。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的发光元件还包括缓冲层，配置于基板与第一型掺杂半导体层之间。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的发光兀件还包括:第一电极以及第二电极。第一电极与第一型掺杂半导体层电性连接，且第二电极与第二型掺杂半导体层电性连接。
[0016]在本发明的一实施例中，上述的基板包括氧化铝(A1203)基板、硅(Si)基板、碳化硅(SiC)基板、铝酸锂(LiA102)基板、镓酸锂(LiGa02)基板、氮化镓(GaN)基板、磷化镓(GaP)基板或砷化镓(GaAs)基板。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的发光层发出的光波长介于365nm至850nm之间。
[0018]基于上述，本发明可通过量子阱层中的锗掺质而使得发光元件发出较长波长的光线。此外，本发明可以在不大幅度降低成长温度或者维持原本成长温度的条件下进行发光层的制作，可提升发光元件的可靠性。
[0019]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0020]图1A是本发明一实施例的一种发光元件的架构示意图；
[0021]图1B是图1A的发光层的示意图；
[0022]图1C是图1A的发光元件的组成成分图；
[0023]图1D是图1A的发光层中的能隙示意图；
[0024]图2A是本发明一实施例的发光元件的波长分布图；
[0025]图2B是本发明另一实施例的发光元件的波长分布图。
[0026]附图标记说明:
[0027]100:发光元件；
[0028]110:基板；
[0029]120:缓冲层；
[0030]130:第一型掺杂半导体层；
[0031]140:发光层；
[0032]141:阻障层；
[0033]142:量子阱层；
[0034]150:第二型掺杂半导体层；
[0035]160:第一电极；
[0036]170:第二电极；
[0037]CB:传导带；
[0038]VB:价带；
[0039]EG:能隙。
【具体实施方式】
[0040]图1A是本发明一实施例的一种发光元件的架构示意图。请参照图1A，在本实施例中，发光元件100包括基板110、缓冲层120、第一型掺杂半导体层130、发光层140以及第二型掺杂半导体层150。举例而言，在本实施例中，基板110可以是氧化铝(Al2O3)基板、硅
(Si)基板、碳化硅(SiC)基板、铝酸锂(LiAlO2)基板、镓酸锂(LiGaO2)基板、氮化镓(GaN)基板、磷化镓(GaP)基板或砷化镓(GaAs)基板。此外，在本实施例中，第一型掺杂半导体层130例如为N型掺杂半导体层，且第二型掺杂半导体层150为P型掺杂半导体层，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一型掺杂半导体层130也可为P型掺杂半导体层，且第二型掺杂半导体层150则为N掺杂型半导体层。
[0041]具体而言，在本实施例中，缓冲层120配置于基板110与第一型掺杂半导体层130之间。第一型掺杂半导体层130配置于基板110上，且第一型掺杂半导体层130位于基板110与发光层140之间。发光层140配置于第一型掺杂半导体层130与第二型掺杂半导体层150之间。此外，前述的各膜层例如通过金属有机化学气相沉积的方式形成于基板110上，但本发明不以此为限。
[0042]图1B是图1A的发光层的示意图，图1C是图1A的发光元件的组成成分图，而图1D是图1A的发光层140中的能隙示意图。请参照图1B，发光层140包括多个阻障层141以及多个量子阱层142。换言之，在本实施例中，发光层140例如是多重量子阱结构。举例而言，在本实施例中，量子阱层142的材质包括具有锗掺质的氮化铟镓(Ge:1nGaN)，而阻障层141的材质例如为氮化镓(GaN)。更详细而言，各量