具有多层发光叠层的发光元件的制作方法
【专利说明】具有多层发光叠层的发光元件
[0001 ] 本申请是申请号为201110217299.2、申请日为2011年08月01日、申请人为晶元光电股份有限公司、发明名称为“具有多层发光叠层的发光元件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种发光元件，特别是涉及一种具有多个发光层交互堆叠的发光元件。
【背景技术】
[0003]发光二极管(Light-emitting D1de;LED)是一种固态半导体元件，其至少包括p-n结面(p-n junct1n)，该p-n结面形成于P型与η型半导体层之间。当于p-n结面上施加一定程度的偏压时，P型半导体层中的空穴与η型半导体层中的电子会结合而释放出光。该光产生的区域一般又称为发光区(light-emitting reg1n)。
[0004]LED的主要特征在于尺寸小、发光效率高、寿命长、反应快速、可靠度高和色度良好，目前已经广泛地使用在电器、汽车、招牌和交通标志上。随着全彩LED的问世，LED已开始逐渐取代传统的照明设备，如荧光灯和白热灯泡。
[0005]在LED的制造成本中，基板的价格在制造成本中占很大的比重，所以如何降低基板在LED中的使用量是值得关注的议题。
【发明内容】
[0006]发光元件具有基板;第一发光叠层位于基板之上；隧穿层位于第一发光叠层之上；第二发光叠层位于隧穿层之上；以及接触层位于第二发光叠层之上。第一发光叠层具有第一半导体层、第一发光层与第二半导体层自基板依序形成于基板与隧穿层之间；第二发光叠层具有第三半导体层、第二发光层与第四半导体层自隧穿层依序形成于接触层与隧穿层之间。
【附图说明】
[0007]图1为本发明所披露的一实施例。
[0008]图2为本发明所披露的又一实施例。
【具体实施方式】
[0009]本发明的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相同的号码在各附图以及说明出现。
[0010]实施例如图1所示，发光元件I具有基板10;第一发光叠层2位于基板10之上；隧穿层12位于第一发光叠层2之上；第二发光叠层3位于隧穿层12之上；以及接触层14位于第二发光叠层3之上。第一发光叠层2具有第一半导体层22、第一发光层24与第二半导体层26自基板10依序形成于基板10与隧穿层12之间；第二发光叠层3具有第三半导体层32、第二发光层34与第四半导体层36自隧穿层12依序形成于接触层14与隧穿层12之间。已知发光元件是一个基板上具有一个发光叠层，该实施例的发光元件1是一个基板10上具有两个发光叠层，优点之一是可以具有大约两个已知发光元件的发光效率;然而相较于两个已知发光元件需使用两个基板，该实施例的另一优点是仅使用一个基板，减少基板的使用量，降低制造成本。
[0011]基板10可用以生长及/或支持其上的发光叠层。其材料可为绝缘材料，例如为蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)或氮化招(A1N)等。基板10的材料亦可为导电材料，包括铜(Cu)、招(A1)、类钻碳薄膜(Diamond LikeCarbon；DLC)、碳化娃(SiC)、金属基复合材料(Metal Matrix Composite ；MMC)、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite ； CMC)、娃(Si )、磷化鹏(IP)、砸化锌(ZnSe)、砷化嫁(6&厶8)、锗(66)、碳化硅(310、磷化镓(6&?)、磷砷化镓(6&48?)、砸化锌(21^6)、氧化锌(ZnO)、磷化铟(InP)、镓酸锂(LiGa02)或铝酸锂(LiA102)。其中可用以生长发光叠层的材料例如为蓝宝石(Sapphire)、砷化镓(GaAs)或碳化娃(SiC)等。
[0012]第一发光叠层2及/或第二发光叠层3可直接于基板10生长形成，或是通过粘结层(未显示)固定于基板10之上。第一发光叠层2与第二发光叠层3的材料包括一种以上的元素选自镓(Ga)、招(A1)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)与砸(Se)所构成的群组。第一半导体层22与第二半导体层26的电性相异;第三半导体层32与第四半导体层36的电性相异。第一发光层24与第二发光层34可产生光线，其中第一发光层24具有第一能隙，第二发光层34具有第二能隙。该实施例中，第一能隙与第二能隙相异，第一能隙与第二能隙的能隙差介于0.3eV与0.5eV之间，第一能隙可小于或大于第二能隙，例如第一能隙为1.45eV，第二能隙为1.9eV。又一实施例中，第一发光层24所产生的光是人眼无法辨识的不可见光，该实施例的不可见光波长约为小于400nm或大于780nm，优选为介于780nm与2500nm之间或介于300nm与400nm之间，更佳为介于780nm与900nm之间。第二发光层34所产生的光是人眼可辨识的可见光，该实施例的可见光波长约介于400nm与780nm之间，优选为介于560nm与750nm之间。另一实施例中，第一发光层24所产生的光具有第一主波长，第二发光层34所产生的光具有第二主波长，第一主波长与第二主波长的波长差约为150nm至220nm，第一主波长可大于或小于第二主波长。该实施例可应用于医疗领域，优点之一是一个发光元件可同时具有不同功能;例如第一主波长为815nm，可促进伤口愈合，第二主波长为633nm，有助于消除细纹。
[0013]另一实施例中，第一发光层24由第一量子阱与第二量子阱交互堆叠形成，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，第一量子阱能隙与第二量子阱能隙相异，第一量子阱能隙与第二量子阱能隙的能隙差约为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。第二发光层34由第三量子阱与第四量子阱交互堆叠形成，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，第三量子阱能隙与第四量子阱能隙相异，第三量子阱能隙与第四量子阱能隙的能隙差约为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]隧穿层12生长于第一发光叠层2之上，其掺杂浓度大于8X1018/cm3，可让电子通过隧穿效应通过其中，其材料包括一种以上的元素选自镓(Ga)、铝(A1)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)与砸(Se)所构成的群组。另一实施例中，隧穿层12可置换为第一粘结层，用以接合第一发光叠层2与第二发光叠层3。第一粘结层的材料包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ΖΤ0)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟锌(IZ0)或氧化钽(Ta2O5)；或是绝缘材料，例如Su8、苯并环丁稀(BCB)、过氟环丁烧(PFCB)、环氧树脂(Epoxy)、丙稀酸树脂(Acrylic Resin)、环稀经聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚亚酰胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al