发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种发光元件及其制造方法。该发光元件包含一载体；以及一第一发光单元位于载体上，并包含一第一半导体结构及一第二半导体结构，其中第二半导体结构较第一半导体结构更靠近载体，第一半导体结构包含一第一多重量子阱结构以于操作时发出一具有一第一主波长的第一光线，以及第二半导体结构包含一第二多重量子阱结构以于操作时不发出光线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光元件，且特别是涉及一种可发出多个主波长的发光元件。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode,LED)为被广泛使用的固态半导体发光元件。发光二极管包含一p型半导体层，一n型半导体层，以及一活性层位于p型半导体层及n型半导体层之间以发出一光线。发光二极管可将电能转换成光能，其工作原理为提供一电流予发光二极管以注入电子与空穴于活性层中，电子与空穴于活性层中结合后发出光线。
技术实现思路
一种发光元件包含一载体；以及一第一发光单元位于载体上，并包含一第一半导体结构及一第二半导体结构，其中第二半导体结构较第一半导体结构更靠近载体，第一半导体结构包含一第一多重量子阱结构以于操作时发出一具有一第一主波长的第一光线，以及第二半导体结构包含一第二多重量子阱结构以于操作时不发出光线。一种发光元件的制造方法包含提供一成长基板；成长一包含一第一多重量子阱结构的第一半导体叠层于成长基板上；成长一包含一第二多重量子阱结构的第二半导体叠层于第一半导体叠层上；提供一载体；接合第二导体叠层至载体，其中载体包含一第一区及一邻接第一区的第二区；移除载体上第二区的第一半导体叠层以露出第二半导体叠层，并保留载体上第一区的第一半导体叠层；通过移除部分第二半导体叠层以形成一沟槽以将第二半导体叠层分隔为两个分开的部分；形成一第一顶部电极于载体上的第一区的第一半导体叠层上；以及形成一第二顶部电极于载体上的第二区的第二半导体叠层上，其中载体共同电连接至第一顶部电极及第二顶部电极。附图说明图1A～图1D是本专利技术一实施例中所揭示的一发光元件的制造方法；图2是本专利技术第一实施例中所揭示的一发光元件的剖视图；图3是本专利技术第二实施例中所揭示的一发光元件的剖视图。符号说明1发光元件1a第一发光单元1b第二发光单元10成长基板11第一半导体叠层11a第一半导体结构111第一半导体层112第一活性层113第二半导体层13反射层14穿隧接面15第二半导体叠层15a第二半导体结构15b第三半导体结构15s表面15s’侧表面151第三半导体层152第二活性层153第四半导体层16第三上部电极161接触电极162跨桥电极17第一顶部电极18第二顶部电极20载体21粘结层22底部电极23蚀刻停止层30沟槽100电流200电流具体实施方式为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，请参照下列实施例的描述并配合相关图示。以下所示的实施例是用于例示本专利技术的发光元件，并非将本专利技术限定于以下的实施例。又，本说明书记载于实施例中的构成零件的尺寸、材质、形状、相对配置等在没有限定的记载下，本专利技术的范围并非限定于此，而仅是单纯的说明而已。且各图示所示构件的大小或位置关系等，会由于为了明确说明有加以夸大的情形。更且，在以下的描述中，为了适切省略详细说明，对于同一或同性质的构件用同一名称、符号显示。图1A～图1D是本专利技术一实施例中所揭示的一发光元件1的制造方法。如图1A所示，发光元件1的制造方法包含通过外延方法以外延成长一第一半导体叠层11于成长基板10上，例如有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、或氢化物气相沉积法(HVPE)。成长基板10包含一具有一单晶面的单晶材料以使第一半导体叠层11外延成长于成长基板10上，其中单晶面包含蓝宝石C面，蓝宝石R面，或蓝宝石A面。于另一例中，成长基板10包含金属氧化物或半导体材料，例如碳化硅(SiC)、硅、氧化锌、砷化镓、或氮化镓。第一半导体叠层11包含一具有一第一导电性的第一半导体层111，一具有一第二导电性的第二半导体层113，第二导电性不同于第一导电性，以及一第一活性层112形成于第一半导体层111及第二半导体层113之间。第一活性层112包含单异质结构(singleheterostructure,SH)，双异质结构(doubleheterostructure,DH)，或多层量子阱结构(multi-quantumwell,MQW)。于一实施例中，第一半导体层111为n型半导体层以提供电子，第二半导体层113为p型半导体层以提供空穴，电子与空穴于一驱动电流下在第一活性层112复合以发出一光线。于另一实施例中，第一半导体层111可为p型半导体层，第二半导体层113可为n型半导体层。第一活性层112的材料包含InxGnyAl(1-x-y)N(0≤x,y≤1)可发出一光线具有一主波长位于紫外光与绿光光谱之间，InxGayAl(1-x-y)P(0≤x,y≤1)以发出一光线具有一主波长位于黄光与红光光谱之间，或InxGayAl(1-x-y)As(0≤x,y≤1)以发出一光线具有一主波长位于红外光光谱。接下来，以外延成长一反射层13于第一半导体叠层11上。反射层13包含一布拉格反射(DBR)结构及Ⅲ-Ⅴ族半导体材料。反射层13具有与第一半导体叠层11的第二半导体层113相同的导电性。接下来，一包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的穿隧接面(tunneljuntion)14外延成长于第一半导体叠层11上。此穿隧接面14包含一pn接面是通过一具有一第一导电性的第一重掺杂层，例如n型导电性半导体层，及一具有一第二导电性的第二重掺杂层，例如p型导电性半导体层所构成。重掺杂的n型导电性半导体层及重掺杂的p型导电性半导体层具有一掺杂浓度至少高于第一半导体叠层11的半导体层的掺杂浓度一个数量级(order)以上。构成穿隧接面14的多个重掺杂层较佳为具有高于1018/cm3的掺杂浓度，以于操作时提供低阻值的电性接面。具有低电阻的穿隧接面14是做为第一半导体结构11a及于后续制作工艺中形成于第一半导体结构11a上的其他半导体结构之间的电性接面。穿隧接面14的一侧邻接于第二半导体层113或是反射层13，具有与第二半导体层113或是反射层13相同的导电性。穿隧接面14的另一侧远离于第二半导体层113或是反射层13，具有与第二半导体层113或是反射层13相反的导电性。接下来，一蚀刻停止层23外延成长于第一半导体叠层11之上。接下来，一第二半导体叠层15通过外延方法以外延成长于蚀刻停止层23上，外延方法例如为有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、或氢化物气相沉积法(HVPE)。第二半导体叠层15包含一具有一第一导电性的第三半导体层151，一具有一第二导电性的第四半导体层153，第二导电性不同于第一导电性，以及一第二活性层152形成于第三半导体层151及第四半导体层153之间。第二活性层152包含单异质结构(singleheterostructure,SH)，双异质结构(doubleheterostructure,DH)，或多层量子阱结构(multi-quantumwell,MQW)。于一实施例中，第三半导体层151为n型半导体层以提供电子，第四半导体层153为p型半导体层以提供空穴，空穴与电子于一驱动电流下在第二活性层152复合以发出一光线。于另一实施例中，第三半导体层151可为p型半导体层，第四半导体层153可为n型半导体层。第二活性层152的材料包含InxGnyAl(1-x-y)N(0≤x,y≤1)以发出一光线具有一主波长位于紫外光与绿光光谱之间，InxGayAl(1-x-y)P(0≤x,y≤1)以发出一光线具有一主波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，包含：载体；第一发光单元，位于该载体上，并包含具有第一多重量子阱结构的第一半导体结构及具有第二多重量子阱结构的第二半导体结构；第一顶部电极，位于该第一发光单元的该第一半导体结构上；以及第三顶部电极，位于该第一发光单元的该第二半导体结构上，其中该第二半导体结构较该第一半导体结构靠近该载体，该第一多重量子阱结构具有一线性的电流/电压特性，并可发出一具有一第一主波长的第一光线，其中该第二多重量子阱结构具有一非线性的电流/电压特性或该第二多重量子阱结构直接与该第三顶部电极相接触。

【技术特征摘要】
2015.07.24 US 14/808,2951.一种发光元件，包含：载体；第一发光单元，位于该载体上，并包含具有第一多重量子阱结构的第一半导体结构及具有第二多重量子阱结构的第二半导体结构；第一顶部电极，位于该第一发光单元的该第一半导体结构上；以及第三顶部电极，位于该第一发光单元的该第二半导体结构上，其中该第二半导体结构较该第一半导体结构靠近该载体，该第一多重量子阱结构具有一线性的电流/电压特性，并可发出一具有一第一主波长的第一光线，其中该第二多重量子阱结构具有一非线性的电流/电压特性或该第二多重量子阱结构直接与该第三顶部电极相接触。2.如权利要求1所述的发光元件，还包含底部电极，位于该载体上，其中该第三顶部电极及该底部电极构成一电流路径，其中该第三顶部电极电性串连该第一顶部电极及该底部电极。3.如权利要求1所述的发光元件，还包含底部电极，位于该载体上，其中该第三顶部电极及该底部电极构成一电流路径，流经该第一顶部电极及该底部电极的一电流可正向驱动该第一多重量子阱结构以发出该第一光线。4.如权利要求1所述的发光元件，其中该第二多重量子阱结构被击穿而不发出光线。5.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二发光单元，位于该载体上，其中该第一发光单元与该第二发光单元物理性地分隔开来，其中该第二发光单元包含第三半导体结构，具有该第二多重量子阱结构，其中该第三半导体结构的该第二多重量子阱结构可发出一具有一第二主波长的第二光线。6.如权利要求5所述的发光元件，其中该第一光线为红外光线，及该第二光线为红光。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕绍平，陈怡名，彭钰仁，林俊宇，蔡均富，徐子杰，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71