发光元件的制作方法

本发明关于一种发光元件，特别关于一种具有高掺杂浓度部与低掺杂浓度部的发光二极管。

背景技术

发光二极管(lightemittingdiode,led)作为高效率的发光元件，被广泛的使用在各种领域。目前现有技术的发光二极管制造方法是通过磊晶的方式，在基板上依序形成n型半导体层、发光层与p型半导体层，借此得到发光二极管的磊晶结构。

在发光二极管的磊晶结构中，由于基板、n型半导体层、发光层与p型半导体层的组成材料各不相同，各个材料之间的晶格不匹配(latticemismatch)使得各个接面累积了大量的应力(stress)。再者，当半导体层被掺杂了大量的掺杂物时，掺杂物也会压迫与干扰半导体层的晶格的正常排列，导致应力累积在晶格中。当接面或是晶格中累积的应力过高时，磊晶结构的接面上或是晶格中将形成缺陷(defect)以释放累积的应力。然而，这些缺陷的存在将使发光二极管出现漏电流提高或是崩溃电压下降等问题，导致发光二极管的可靠度下降。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种发光元件，特别是一种具有应力调节结构的发光元件，用以减少应力累积产生的缺陷，进而解决缺陷所导致的发光二极管可靠度下降的问题。

依据本发明一实施例的发光元件，包含磊晶结构。磊晶结构包含第一型半导体层、第二型半导体层与发光层，第一型半导体层包含第一子半导体层，发光层设置于第一型半导体层与第二型半导体层之间，第一子半导体层具有掺杂第一型掺杂物的高掺杂部与低掺杂部，高掺杂部的第一型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁷原子数/立方厘米且小于等于10¹⁸原子数/立方厘米，低掺杂部的第一型掺杂物的掺杂浓度小于等于10¹⁷原子数/立方厘米。

综上所述，本发明一实施例的发光元件通过具有掺杂浓度差异大的高掺杂部与低掺杂部，降低磊晶结构中的应力累积，进而降低磊晶结构中的缺陷数量。如此一来，缺陷所导致发光元件可靠度下降的问题得到了解决。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为本发明第一实施例的发光元件的剖面示意图。

图2为本发明第一实施例的掺杂浓度分布的示意图。

图3为本发明第二实施例的发光元件的剖面示意图。

图4为本发明第二实施例的掺杂浓度分布的示意图。

图5为本发明第二实施例中的磊晶结构与基板的剖面示意图。

图6为本发明第三实施例的发光元件的剖面示意图。

图7为本发明第四实施例的发光元件的剖面示意图。

图8为本发明第五实施例的发光元件的剖面示意图。

图9为本发明第六实施例的发光元件的剖面示意图。

图10为本发明第七实施例的发光元件的剖面示意图。

其中，附图标记

1、2、3、4、5、6、7发光元件

100第一电极

200第二电极

300发光层

400第一型半导体层

410第一子半导体层

411高掺杂部

412低掺杂部

420第二子半导体层

430载子提供层

440电流扩散层

500第二型半导体层

600基板

700缓冲层

a贯孔

b绝缘层

t厚度

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、申请专利范围及图式，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关目的及优点。以下实施例用于进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

首先说明本发明第一实施例的发光元件1，请参照图1与图2。图1为本发明第一实施例的发光元件的剖面示意图。图2为本发明第一实施例的掺杂浓度分布的示意图。本发明第一实施例的发光元件1包括磊晶结构。磊晶结构包括第一型半导体层400、第二型半导体层500、以及设置于第一型半导体层400与第二型半导体层500之间的发光层300。磊晶结构的厚度t以不超过6微米为佳，且磊晶结构的厚度通常大于1微米，太厚或太薄都将影响后续工艺的良率。发光元件1的最大宽度尺寸介于1到100微米之间，较佳是介于3到30微米之间，亦即第一实施例中的发光元件1为一微米级的微型发光元件(microled)。

第一型半导体层400与第二型半导体层500的掺杂类型不同。举例来说，第一型半导体层400中主要掺杂的是第一型掺杂物，第一型掺杂物包括iva族元素，例如是硅(si)、碳(c)或锗(ge)，因此第一型半导体层400为n型掺杂的半导体层。第二型半导体层500中主要掺杂的是第二型掺杂物，第二型掺杂物包括掺杂iia族元素，例如是镁(mg)，因此第二型半导体层为p型掺杂的半导体层。以下将以第一型半导体层400为n型掺杂的半导体层，第二型半导体层500为p型掺杂的半导体层，说明本发明第一实施例的发光元件1。

发光层300例如为多重量子井(multiplequantumwell，mqw)结构。发光层300的材料例如为inyga1-yn，0≦y＜1。在本发明第一实施例中，发光层300包括多层氮化铟镓(ingan)以及多层氮化镓(gan)构成的多重量子井结构，但不以此为限。发光层300的厚度介于0.1微米至1微米之间，但不以此为限。

第一型半导体层400包括第一子半导体层410。第一子半导体层410的材料为三元半导体材料，例如是inxga1-xn，0＜x＜1，但不以此为限。第一子半导体层410的厚度例如为50纳米(nm)至250纳米，过厚将影响发光元件的磊晶质量，但不以此为限。在本发明第一实施例中，第一子半导体层410的材料为氮化铟镓(ingan)，相较于其他材料可具有较佳的应力释放效果。第一子半导体层410的厚度为200纳米。在本发明其他实施例中，第一子半导体层的厚度可为75纳米、100纳米、150纳米、或225纳米。特别说明的是，在本发明第一实例中，第一子半导体层410为一单层半导体层。详细来说，在电子显微镜或二次离子质谱仪(sims)的影像中，第一子半导体层410中的各个区域具有一致的明暗度。

本发明第一实施例的第一子半导体层410的第一型掺杂物的掺杂浓度分布请参照图2，第一子半导体层410具有掺杂第一型掺杂物的至少一高掺杂部411与至少一低掺杂部412。第一型掺杂物为第一子半导体层410中的主要掺杂物。其中，低掺杂部412的掺杂浓度小于等于10¹⁷原子数/立方厘米(atoms/cm³)，较佳是低掺杂部412的掺杂浓度小于等于5×10¹⁶原子数/立方厘米，更佳是低掺杂部412的掺杂浓度小于等于10¹⁶原子数/立方厘米。特别说明的是，低掺杂部412的掺杂浓度可趋近于未掺杂，在此并不为限。高掺杂部411的掺杂浓度为大于10¹⁷原子数/立方厘米且小于等于10¹⁸原子数/立方厘米，较佳是高掺杂部411的掺杂浓度为大于5×10¹⁷原子数/立方厘米且小于等于10¹⁸原子数/立方厘米，更佳是高掺杂部411的掺杂浓度为大于8×10¹⁷原子数/立方厘米且小于等于10¹⁸原子数/立方厘米。此处，高掺杂部411的掺杂浓度与低掺杂部412的掺杂浓度的比值大于10。较佳的是，高掺杂部411的掺杂浓度与低掺杂部412的掺杂浓度的比值大于等于10²。通过具有掺杂浓度差异大的高掺杂部411与低掺杂部412，磊晶时产生的应力被降低。特别说明的是，高掺杂部411的掺杂浓度与低掺杂部412的掺杂浓度的比值例如是以高掺杂部411中的掺杂浓度最高的浓度与低掺杂部412中的掺杂浓度最低的浓度做比较。本发明第一实施例的发光元件中，第一型半导体层410为n型半导体层，第一子半导体层410的高掺杂部411与低掺杂部412的掺杂浓度均为第一型掺杂物的掺杂浓度，第一型掺杂物为硅，但不以此为限。

在本发明第一实施例中，低掺杂部412设置于高掺杂部411与发光层300之间，但不以此为限。在本发明其他实施例中，高掺杂部可设置于低掺杂部与发光层之间。

在本发明第一实施例中，高掺杂部与低掺杂部的数量均为一。此处在一垂直发光元件1的方向中，低掺杂部412覆盖高掺杂部411，亦即低掺杂部412与高掺杂部411是在磊晶成长第一子半导体层410时的不同阶段形成，但不以此为限。在本发明第一实施例中，以第一型半导体层400接触发光层300的表面往远离发光层300的方向为基准，厚度d1至d4的部分对应的是第一型半导体层400，厚度d2至d3的部分对应的是低掺杂部412，厚度d3至d4的部分对应的是高掺杂部411。低掺杂部412设置于高掺杂部411与发光层300之间，但不以此为限。在本发明其他实施例中，高掺杂部411可设置于低掺杂部412与发光层300之间。

在本发明第一实施例中，低掺杂部412的厚度(d2-d3)占第一子半导体层410的厚度(d1-d4)的10％至95％。较佳的是，低掺杂部412的厚度占第一子半导体层410的厚度的60％至95％。更佳的是，低掺杂部412的厚度占第一子半导体层410的厚度的80％至95％。低掺杂部412的厚度占第一子半导体层410的厚度的比例越高，可使本发明的发光元件1具有更佳的电性。在本发明其他实施例中，第一子半导体层可具有多个高掺杂部与多个低掺杂部，且多个高掺杂部与多个低掺杂部彼此交错排列，低掺杂部的总厚度占第一子半导体层的厚度的10％至95％，较佳的是低掺杂部的总厚度占第一子半导体层的厚度的60％至95％，更佳的是低掺杂部的总厚度占第一子半导体层的厚度的80％至95％。

第二型半导体层500设置于发光层300远离第一型半导体层400的一侧。第二型半导体层500的材料可包括ⅲ-ⅴ族氮化物材料，例如氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、氮化铟镓(ingan)、氮化铝镓(algan)或氮化铝铟镓(alingan)。第二型半导体层500的材料较佳为氮化镓层(gan)或氮化铝镓(algan)。第二型掺杂物为第二型半导体层500中的主要掺杂物。在本发明第一实施例中，第二型半导体层500为p型半导体层，第二型掺杂物为镁，但不以此为限。

由于在单一层的第一子半导体层410中，同时具有高掺杂部411与低掺杂部412，且高掺杂部411的掺杂浓度与低掺杂部412的掺杂浓度的具有较大的差异，低掺杂部412的晶格排列受掺杂物干扰的程度低于高掺杂部412的晶格排列受掺杂物干扰的程度。如此一来，低掺杂部412的晶格中累积的应力小于高掺杂部411的晶格中累积的应力，磊晶结构中累积的应力在第一子半导体层410的低掺杂部412中得到缓冲与释放，避免大量的应力继续累积到发光层300中。低掺杂部412的厚度占第一子半导体层410的厚度的比例越高，低掺杂部412对应力的缓冲与释放效果越佳。通过设置于第一子半导体层410中的低掺杂部412，发光层300因应力累积而产生的缺陷减少，使得发光层300中的缺陷密度例如是介于10⁴/cm²至10⁸/cm²之间。借此，发光元件1的发光均匀性、发光强度与崩溃电压得到提高，漏电流情况得到改善，使得发光元件整体的电性表现与可靠度都得到提升。

接下来说明本发明第二实施例的发光元件，请参照图3至图5。图3为本发明第二实施例的发光元件的剖面示意图。图4为本发明第二实施例的掺杂浓度分布的示意图。图5为本发明第二实施例中的磊晶结构与基板的剖面示意图。发光元件包含第一电极100、第二电极200、以及设置于第一电极100与第二电极200之间的磊晶结构。第一电极100与第二电极200例如为高功函数金属如铂、镍、钛、金、铬、银、上述合金及上述材料的组合、金属氧化物如氧化铟锡及氧化锌、或是导电的非金属材料如导电高分子、石墨、石墨烯及黑磷。高功函数金属例如为功函数不小于4.5电子伏特的金属材料。本发明第二实施例的发光元件2为垂直式发光元件，磊晶结构设置于第一电极100与第二电极200之间，但不以此为限。在本发明其他实施例中，发光元件亦可为水平式发光元件或是其他类型的发光元件。发光元件2的最大宽度尺寸介于1到100微米之间，较佳的是介于3到30微米之间，亦即第二实施例中的发光元件2为一微米级的微型发光元件(microled)。再者，本发明第二实施例的发光元件2的一外部量子效率曲线的一最大峰值电流密度，较佳地，介于0.01a/cm²至2a/cm²之间。意即，本发明的发光元件适于在低电流密度的情况下操作。

请参照图3，磊晶结构包含发光层300、设置于发光层300与第一电极100之间的第一型半导体层400、以及设置于发光层300与第二电极200之间的第二型半导体层500。磊晶结构的厚度t以不超过6微米为佳，且磊晶结构的厚度t通常大于1微米，太厚或太薄都将影响后续工艺的良率。以下将以第一电极为100为n型电极，第二电极为200为p型电极，第一型半导体层400为n型掺杂的半导体层，第二型半导体500为p型掺杂的半导体层，说明本发明第二实施例的发光元件2。

本发明第二实施例的发光层300相似于本发明第一实施例的发光层300，有关发光层300的说明在此便不再赘述。

第一型半导体层400除了包含第一子半导体层410外，进一步包含设置于第一电极100与第一子半导体层410之间的第二子半导体层420、设置于发光层300与第一子半导体层410之间的载子提供层430、以及设置于第二子半导体层420远离第一子半导体层410的一侧的电流扩散层440。

第一子半导体层410的材料相似于本发明第一实施例的第一子半导体层410的材料，在此便不再赘述。本发明第二实施例的发光元件2的第一型掺杂物的掺杂浓度分布请参照图4，第一子半导体层410具有至少一高掺杂部分411与至少一低掺杂部分412。在本发明第二实施例中，以第二型半导体层500远离发光层300的表面往第一型半导体层400的方向为基准，厚度d1至d4的部分对应的是第一型半导体层400，厚度d2至d3的部分对应的是低掺杂部分412，厚度d3至d4的部分对应的是高掺杂部分411。厚度d5至d6的部分对应的是发光层300。厚度d6至d1的部分对应的是载子提供层430。厚度d4至d7的部分对应的是第二子半导体层420。厚度d7往远离厚度d4方向的部分是电流扩散层440。

在本发明第二实施例中，高掺杂分411设置于低掺杂部412与第二半导体层420之间，但不以此为限。在本发明其他实施例中，低掺杂部可设置于高掺杂部与第二型半导体层之间。本发明第二实施例的高掺杂部411与低掺杂部412的掺杂浓度关系以及厚度关系相似于本发明第一实施例的高掺杂部411与低掺杂部412的掺杂浓度关系与厚度关系，在此便不再加以赘述。

第二子半导体层420设置于第一电极100与第一子半导体层410之间。第二子半导体层420的材料例如为alrinsga1-r-sn，r≧0，s≧0且1≧r+s≧0，但不以此为限。第二子半导体层420的厚度例如为50纳米(nm)至100纳米，但不以此为限。在本发明第二实施例中，第二子半导体层420的材料为氮化镓(gan)，第二子半导体层420的厚度为80纳米。在本发明其他实施例中，第二子半导体层的材料为ingan、algan或alingan。特别说明的是，第二子半导体层420可以为一单层半导体层。

第二子半导体层420中包含有第一型掺杂物。在本发明第二实施例中，第二子半导体层420为n型半导体层，第一型掺杂物为硅，但不以此为限。第二子半导体层420中的第一型掺杂物的掺杂浓度高于高掺杂部411中的第一型掺杂物的掺杂浓度。更进一步于第二子半导体层420中，第一型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁸原子数/立方厘米且小于等于10²⁰原子数/立方厘米，较佳的，第一型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁸原子数/立方厘米且小于等于10¹⁹原子数/立方厘米。在本发明第二实施例中，第二子半导体层420的位置对应图4中厚度d4至d7的部分。由于第二子半导体层420的掺杂浓度高于第一子半导体层410中的高掺杂部411的掺杂浓度，第二子半导体层420可进一步增加第一型半导体层400中的载子数量，借此进一步提升发光层300的发光强度。

载子提供层430设置于发光层300与第一子半导体层410之间。载子提供层430的材料例如为alrinsga1-r-sn，r≧0，s≧0且1≧r+s≧0，但不以此为限。载子提供层430的厚度例如为10纳米(nm)至30纳米，过厚会使后续磊晶成长的半导体层产生缺陷。在本发明第二实施例中，载子提供层430的材料为氮化镓(gan)，载子提供层430的厚度为20纳米。在本发明其他实施例中，载子提供层的材料为ingan、algan或alingan。特别说明的是，载子提供层430可以为一单层半导体层。

载子提供层430中包含有第一型掺杂物与第二型掺杂物，且第一型掺杂物的掺杂浓度大于第二型掺杂物的掺杂浓度。在本发明第二实施例中，载子提供层430为n型半导体层，第一型掺杂物为硅，第二型掺杂物为镁，但不以此为限。载子提供层430中第一型掺杂物的掺杂浓度高于高掺杂部411中第一型掺杂物的掺杂浓度。更进一步于载子提供层430中，第一型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁸原子数/立方厘米且小于等于10²⁰原子数/立方厘米，较佳的，第一型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁸原子数/立方厘米且小于等于10¹⁹原子数/立方厘米。载子提供层430中的第二型掺杂物的掺杂浓度小于10¹⁸原子数/立方厘米。在本发明其他实施例中，载子提供层中可仅有第一型掺杂物。由于载子提供层430中第一型掺杂物的掺杂浓度高于高掺杂部411中第一型掺杂物的掺杂浓度，载子提供层430可进一步增加第一型半导体层400中的载子数量，借此进一步提升发光层300的发光强度。

电流扩散层440设置于第二子半导体层420远离第一子半导体层的一侧。电流扩散层440的材料为alrinsga1-r-sn，r≧0，s≧0且1≧r+s≧0。电流扩散层440的厚度例如为1微米(μm)至3微米，但不以此为限。电流扩散层440中第一型掺杂物的掺杂浓度相异于第二子半导体层420中第一型掺杂物的掺杂浓度。电流扩散层440中大部分的区域，第一型掺杂物的掺杂浓度较佳为大于第二子半导体层420中第一型掺杂物的掺杂浓度。在本发明第二实施例中，电流扩散层440的材料为gan，且电流扩散层440为厚度2微米的n型掺杂半导体层，第二型掺杂物为硅，第二型掺杂物的掺杂浓度大于10¹⁹原子数/立方厘米，但不以此为限。

在本发明第二实施例中，电流扩散层440设置于第一电极100与第二子半导体层420之间，但不以此为限。在本发明其他实施例中，第一电极与第二子半导体层亦可设置于电流扩散层的同一侧。在电流扩散层440的帮助下，由第一电极100进入电流扩散层440的电流可被更均匀的散布至第一型半导体层400中，进而使发光层300的发光强度分布更为均匀。

在本发明第二实施例中，第一子半导体层410、第二子半导体层420、载子提供层430与电流扩散层440中掺杂的第一型掺杂物均为硅，但不以此为限。在本发明其他实施例中，第一子半导体层、第二子半导体层、载子提供层与电流扩散层中掺杂的第一型掺杂物可为相异的第一型掺杂物，而第一型掺杂物可为硅或碳。

第二子半导体层420与电流扩散层440中掺杂了大量的掺杂物，使得第二子半导体层420与电流扩散层440的晶格排列受到掺杂物干扰，导致应力累积在第二子半导体层420与电流扩散层440的晶格中。由于第一子半导体层410中，高掺杂部411的掺杂浓度与低掺杂部412的掺杂浓度的差异大，低掺杂部412的晶格排列受掺杂物干扰的程度低于高掺杂部411的晶格排列受掺杂物干扰的程度。如此一来，低掺杂部412的晶格中累积的应力小于高掺杂部411的晶格中累积的应力。

第二子半导体层420与电流扩散层440中累积的应力在第一子半导体层410的低掺杂部412中得到缓冲与释放，避免大量的应力继续累积到载子提供层430与发光层300中。低掺杂部412的厚度占第一子半导体层410的厚度的比例越高，低掺杂部412对应力的缓冲与释放效果越佳。通过设置于第一子半导体层410中的低掺杂部412，发光层300因应力累积而产生的缺陷减少，发光元件2的发光均匀性、发光强度与崩溃电压得到提高，漏电流情况得到改善，使得发光元件整体的电性表现得到提升。

第二型半导体层500设置于发光层300远离第一型半导体层400的一侧。第二型半导体层500的材料可包括ⅲ-ⅴ族氮化物材料如氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、氮化铟镓(ingan)、氮化铝镓(algan)或氮化铝铟镓(alingan)。第二型半导体层500的材料较佳为氮化镓层(gan)或氮化铝镓(algan)。在本发明第二实施例中，第二型半导体层500为p型半导体层，第二型掺杂物为镁，第二型掺杂物的掺杂浓度介于10¹⁹原子数/立方厘米至10²⁰原子数/立方厘米，但不以此为限。在本发明第二实施例中，第二电极200设置于第二型半导体层500远离发光层300的一侧，但不以此为限。

磊晶结构是通过半导体制程设置于基板600的缓冲层700。基板600、缓冲层700与磊晶结构的堆栈顺序示意图请参照图5。详细来说，第二子半导体层420、第一子半导体层410、载子提供层430、发光层300与第二型半导体层500依序一层一层的被设置于缓冲层700远离基板600的一侧以得到本发明第二实施例中的磊晶结构。

基板600的材料例如为蓝宝石、硅、碳化硅、玻璃、陶瓷、其他晶格结构与缓冲层700的晶格结构相匹配的材料，但不以此为限。在本发明其他实施例中，当基板材料的晶格结构与电流扩散层的晶格结构相匹配时，电流扩散层可直接形成于基板上。

缓冲层700设置于基板600表面。缓冲层700的材料例如为未刻意掺杂的氮化镓(gan)，但不以此为限。缓冲层700的晶格结构与基板600的晶格结构之间的晶格匹配度，以及缓冲层700的晶格结构与电流扩散层440的晶格结构之间的晶格匹配度，两者均高于基板600的晶格结构与电流扩散层440的晶格结构之间的晶格匹配度。借此，使电流扩散层440的晶格排列较为整齐，电流扩散层440中的缺陷数量因此下降，使得电流扩散层300中的电流分布较为均匀。在未绘示出的一实施例中，缓冲层700与基板600间可进一步包括一与基板600的晶格结构相匹配的成核层，例如是未刻意掺杂的氮化铝(aln)，可使后续磊晶结构的晶格排列更为整齐。

在本发明第二实施例的发光元件2中，第一型半导体层400为n型掺杂的半导体层，第一型半导体层400中掺杂物的浓度为n型掺杂物的浓度，第二型半导体500为p型掺杂的半导体层，第一电极100为n型电极，第二电极200为p型电极，但不以此为限。在本发明其他实施例的发光元件中，第一型半导体层为p型掺杂的半导体层，第一型半导体层中掺杂物的浓度为p型掺杂物的浓度，第二型半导体层为n型掺杂的半导体层，第一电极为p型电极，第二电极为n型电极。

接下来说明本发明第三实施例的发光元件3，请参照图6。图6为本发明第三实施例的发光元件的剖面示意图。本发明第三实施例的发光元件3相似于本发明第二实施例的发光元件2，但本发明第三实施例的发光元件3未设置第二子半导体层与载子提供层。

详细来说，本发明第三实施例的发光元件3为垂直式发光元件，包括第一电极100、第二电极200、设置于第一电极100与第二电极200之间的发光层300、设置于第一电极100与发光层300之间的第一子半导体层410、设置于第一电极100与第一子半导体层410之间的电流扩散层440、以及设置于第二电极200与发光层300之间的第二型半导体层500。

接下来说明本发明第四实施例的发光元件4，请参照图7。图7为本发明第四实施例的发光元件的剖面示意图。本发明第四实施例的发光元件4相似于本发明第二实施例的发光元件2，但本发明第四实施例的发光元件4未设置载子提供层。

详细来说，本发明第四实施例的发光元件4为垂直式发光元件，包括第一电极100、第二电极200、设置于第一电极100与第二电极200之间的发光层300、设置于第一电极100与发光层300之间的第一子半导体层410、设置于第一电极100与第一子半导体层410之间的第二子半导体层420、设置于第一电极100与第二子半导体层420之间的电流扩散层440、以及设置于第二电极200与发光层300之间的第二型半导体层500。

接下来说明本发明第五实施例的发光元件5，请参照图8。图8为本发明第五实施例的发光元件的剖面示意图。本发明第五实施例的发光元件5相似于本发明第二实施例的发光元件2，但本发明第四实施例的发光元件4未设置第二子半导体层。

详细来说，本发明第五实施例的发光元件5为垂直式发光元件，包括第一电极100、第二电极200、设置于第一电极100与第二电极200之间的发光层300、设置于第一电极100与发光层300之间的第一子半导体层410、设置于发光层300与第一子半导体层410之间的载子提供层430、设置于第一电极100与第一子半导体层410之间的电流扩散层440、以及设置于第二电极200与发光层300之间的第二型半导体层500。

接下来说明本发明第六实施例的发光元件6，请参照图9。图9为本发明第六实施例的发光元件的剖面示意图。本发明第六实施例的发光元件6相似于本发明第二实施例的发光元件2。

详细来说，本发明第六实施例的发光元件6为水平式发光元件，包括电流扩散层440、第二型半导体层500、设置于电流扩散层440与第二型半导体层500之间的发光层300、设置于电流扩散层440与发光层300之间的第一子半导体层410、设置于电流扩散层440与第一子半导体层之间的第二子半导体层420、设置于发光层300与第一子半导体层410之间的载子提供层430、连接电流扩散层440的第一电极100、以及连接第二型半导体层500的第二电极200。第一电极100与第二子半导体层420设置于电流扩散层440的同一侧。进一步来说，第二子半导体层420设置并覆盖于电流扩散层440朝向发光层300的一部分表面，第一电极100设置并覆盖于电流扩散层440朝向发光层300的另一部分表面。

接下来说明本发明第七实施例的发光元件7，请参照图10。图10为本发明第七实施例的发光元件的剖面示意图。本发明第七实施例的发光元件7相似于本发明第二实施例的发光元件2。

发光元件包括电流扩散层440、第二型半导体层500、设置于电流扩散层440与第二型半导体层500之间的发光层300、设置于电流扩散层440与发光层300之间的第一子半导体层410、设置于电流扩散层440与第一子半导体层之间的第二子半导体层420、设置于发光层300与第一子半导体层410之间的载子提供层430、连接电流扩散层440的第一电极100、以及连接第二型半导体层500的第二电极200。第一电极100与第二子半导体层420设置于电流扩散层440的同一侧。

详细来说，磊晶结构具有贯穿第二子半导体层420、第一子半导体层410、载子提供层430、发光层300与第二型半导体层500的一贯孔a，且电流扩散层440暴露于贯孔a中。一绝缘层b设置于贯孔a的侧壁面。绝缘层b的材料例如为介电质薄膜或高分子材料。举例来说，绝缘层b的材料例如为氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)或氮化硅(si3n4)及上述材料的组合。特别说明的是，绝缘层b的材料的杨氏系数小于磊晶结构、第一电极100及第二电极200上述任一的杨氏系数，因此在后续接合发光元件7到一应用装置(未绘示，例如是显示背板)时可通过形变度较大的绝缘材料做为接合时的缓冲。第一电极100设置并电性连接于暴露在贯孔a中的电流扩散层440，且第一电极100贯穿第二子半导体层420、第一子半导体层410、载子提供层430、发光层300与第二型半导体层500。第一电极100通过绝缘层b电性绝缘于第二子半导体层420、第一子半导体层410、载子提供层430、发光层300与第二型半导体层500。

综上所述，本发明的发光元件通过高掺杂部的掺杂浓度与低掺杂部的掺杂浓度差异大，使得低掺杂部累积的应力小于高掺杂部，进而使第一型半导体层中累积的应力在低掺杂部得到缓冲与释放，避免大量的应力继续累积到发光层中。如此一来，发光层因应力累积而产生的缺陷减少，发光层的发光均匀性、发光强度与崩溃电压得到提高，漏电流情况改善，使得发光元件整体的电性表现与可靠度均得到提升。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。