专利名称：发光元件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种发光元件，尤其是一种具有多重量子阱结构的发光元件。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode )在具有光电转换特性的固态元件里 十分重要。 一般而言，它具发光层(Active layer),被两种不同电性的半导体 层(p-type & n-type semiconductor layers)戶斤包夹而成。当于两半导体层上方 的接触电极施加一驱动电流时，两半导体层的电子与空穴会注入发光层，在 发光层中结合而放出光线，其光线具全向性，会通过此发光二极管元件的各 个表面而射出。通常，发光层可为单一量子阱结构层(SQW)或多重量子阱 结构层(MQW)。与单一量子阱结构(SQW)相较，多重量子阱结构(MQW) 被认定具有较高的输出能力，因为即使在电流很小时，它仍可以透过许多障 壁层及阱层堆叠而成的小能隙结构，将电流转换为光。图1显示已知技术的发光元件IO的剖面图。如图所示，p型氮化物半导 体层14与n型氮化物半导体层13之间有具有多重量子阱结构的发光层15， 在最靠近p型氮化物半导体层14的障壁层，并不掺杂n型杂质，并在多重 量子阱结构层.中其余所有的障壁层，掺杂n型杂质。图2显示另一已知技术 的发光元件20的剖面图。如图所示，p型氮化物半导体层24与n型氮化物 半导体层23之间有具有多重量子阱结构的发光层25，并在多重量子阱结构 层中最靠近n型氮化物半导体层23的数个障壁层，掺杂n型杂质，但其他 障壁层并不掺杂n型杂质。如上所述，透过多重量子阱结构层中n型杂质的 掺杂的位置变化，可以获得到一个电性优异，而且发光效能提升的发光元件。发明内容本发明的目的在于提供一种发光元件，其包含基板、n型氮化物半导 体层、p型氮化物半导体层、位于上述n型氮化物半导体层与上述p型氮化物半导体层之间的发光层。其中，上述发光层为具有n型杂质的多重量子阱 结构层，且上述n型杂质掺杂于上述多重量子阱结构层中，靠近上述n型半 导体层的区域与靠近上述p型半导体层的区域，而中间区域则无掺杂或掺杂 比两侧区域的浓度较低的n型杂质。又有另一实施方式，其结构如上所述， 但其中上述多重量子阱结构层于最靠近p型氮化物半导体层的一层，并不掺 杂n型杂质。本发明的另一目的在于提供一种发光元件，其包含发光层，由障壁层 与阱层交错堆叠而成的具有n型杂质的多重量子阱结构层，且位于n型氮化 物半导体层与p型氮化物半导体层之间；其中上述的n型杂质，位于靠近上 述n型氮化物半导体层与上述p型氮化物半导体层两侧区域的上述障壁层， 而中间区域则无掺杂或掺杂比两侧区域的浓度为低的n型杂质。又有另 一实 施例，其结构如上所述，但其中上述多重量子阱结构层在最靠近上述p型氮 化物半导体层的障壁层，并不掺杂n型杂质。本发明透过上述n型杂质的特定掺杂分布设计，不但可以获得电性优异 的元件，更可以有效提升发光二极管的发光效率。
图1为一已知技术发光元件10的剖面图。图2为另 一 已知技术发光元件20的剖面图。图3为依本发明第一实施例的发光元件30的剖面图。图4为依本发明第二实施例的发光元件40的剖面图。图5为依本发明第三实施例的发光元件50的剖面图。图6为依本发明第四实施例的发光元件60的剖面图。附图标记说明10 发光元件；11 基板；12 緩沖层；13 n型半导体层；14 p型半导体 层；15 发光层；20 发光元件；21 基板；22 緩冲层；23 n型半导体层； 24 p型半导体层；25 发光层；30 发光元件；31~基板；32 緩冲层；33~n 型半导体层；34 p型半导体层；35 发光层；35Ai 靠n侧区域；35Bi 靠p 侧区域；35Ci 中间区域；35A1 第一A层；35A2 第二A层；35A3 第三A 层；35B1 第一B层；35B2 第二B层；35B3 第三B层；40 发光元件；41~基板；42 緩沖层；43 n型半导体层；44 p型半导体层；45 发光层；45Ai 靠n侧区域；45Bi 靠p侧区域；45Ci 中间区域；45A1 第一A层；45A2 第二A层；45A3 第三A层；45B1 第一B层；45B2 第二B层；45B3 第 三B层；50 发光元件；51 基板；52 緩冲层；53 n型半导体层；54~p型 半导体层；55 发光层；55Ai 靠n侧区域；55Bi 靠p侧区域；55Ci 中间区 域；55A1 第一A层；55A2 第二A层；55A3 第三A层；55B1 第一B层； 55B2 第二B层；55B3 第三B层；60 发光元件；61~基板；62 緩冲层； 63 n型半导体层；64 p型半导体层；65 发光层；65Ai 靠n侧区域；65Bi 靠p侧区域；65Ci 中间区域；65A1 第一A层；65A2 第二 A层；65A3~ 第三A层；65B1 第一B层；65B2 第二B层；65B3 第三B层。
具体实施方式
图3依本发明第一实施例的发光元件30的剖面图。发光元件30包含 基板31、缓冲层32、 n型氮化物半导体层33、发光层35及p型氮化物半导 体层34。其中，发光层35是由障壁层与阱层所间隔堆叠而成的多重量子阱 结构层(multi quantum well)。在一优选实施例中，发光层35可区分为靠n侧 区域35Ai( i=l,2，3，....,x)、靠p侧区域35Bi (i=l，2，3，....,y )、及中间区域35Ci (i=l，2,3，....,z);其中靠n侧区域35Ai,依序包含靠近n型氮化物半导体层 33的第一A层35A1、第二A层35A2、第三A层35A3…等；靠p侧区域 35Bi，包含最靠近p型氮化物半导体层34的第一 B层35B1 、第二 B层35B2、 第三B层35B3.,.等。上述第一A层35A1、第三A层35A3、第一B层35B1 及第三B层35B3为障壁层，第二A层35A2及第二B层35B2为阱层，亦 即奇数层为障壁层，偶数层为阱层。在本实施例中，发光层35所掺杂的n 型杂质具有特定分布，在靠n侧区域35Ai及靠p侧区域35Bi，掺杂n型杂 质(如图所示的第一 A层35Al、第二A层35A2、第三A层35A3、第一 B 层35B1、第二B层35B2及第三B层35B3)，中间区域35Ci则无n型杂质， 或具有比靠n侧区域35Ai及靠p侧区域35Bi的浓度较低的n型杂质。图4依本发明第二实施例的发光元件40的剖面图。发光元件40包含 基板41、緩沖层42、 n型氮化物半导体层43、发光层45及p型氮化物半导 体层44。其中，发光层45由障壁层与阱层所间隔堆叠而成的多重量子阱结 构层。在一优选实施例中，发光层45可区分为靠n侧区域45Ai( i=l,2,3，....，x )、靠p侧区域45Bi (i=l，2，3，....，y )、及中间区域45Ci (i=l，2,3，....,z);其中靠n 侧区域45Ai，依序包含最靠近n型氮化物半导体层43的第一 A层45A1、 第二A层45A2、第三A层45A3…等；靠p侧区域45Bi,依序包含最靠近 p型氮化物半导体层44的第一 B层45B1 、第二 B层45B2、第三B层45B3... 等。上述第一 A层45A1、第三A层45A3、第一B层45B1及第三B层45B3 为障壁层，第二 A层45A2及第二B层45B2为阱层，亦即奇数层为障壁层， 偶数层为阱层。在本实施例中，发光层45中所掺杂的n型杂质具有特定分 布，在靠n侧区域45Ai及部分靠p侧区域45Bi掺杂n型杂质(如图所示的第 一A层45A1、第二A层45A2、第三A层45A3、第二B层45B2及第三B 层45B3)，但在最靠近p型氮化物半导体层44的第一B层45Bl并不掺杂n 型杂质，且中间区域45Ci亦无n型杂质，或具有比靠n侧区域45Ai及靠p 侧区域45Bi的浓度较低的n型杂质。
图5本发明的第三实施例发光元件50的剖面图。发光元件50包含基 板51、緩冲层52、 n型氮化物半导体层53、发光层55及p型氮化物半导体 层54。其中，发光层55是由障壁层与阱层所间隔堆叠而成的多重量子阱结 构层。在一优选实施例中，发光层55可区分为靠n侧区域55Ai( i=l,2,3，....，x )、 靠p侧区域55Bi (i=l,2,3，....,y)、及中间区域55Ci (i=l，2，3，....，z);其中靠n 侧区域55Ai，依序包含最靠近n型氮化物半导体层53的第一 A层55Al、 第二A层55A2、第三A层55A3…等；靠p侧区域55Bi，依序包含最靠近 p型氮化物半导体层54的第一 B层55B1 、第二 B层55B2、第三B层55B3... 等。上述的第一A层55A1、第三A层55A3、第一 B层55B1及第三B层 55B3为障壁层，第二A层55A2及第二B层55B2为阱层，亦即奇数层为障 壁层，偶数层为阱层。在本实施例中，发光层55所掺杂的n型杂质具有特 定分布，在靠n侧区域55Ai及靠p侧区域55Bi的各障壁层掺杂n型杂质(如 图所示的第一 A层55Al、第三A层55A3、第一B层55B1、及第三B层 55B3),中间区域55Ci则无n型杂质或具有比靠n侧区域55Ai及靠p侧区 域55Bi的浓度较低的n型杂质。
图6依本发明第四实施例的发光元件60的剖面图。发光元件60包含 基板61、缓沖层62、 n型氮化物半导体层63、发光层65及p型氮化物半导 体层64。其中，发光层65是由障壁层与阱层所间隔堆叠而成的多重量子阱 结构层。在一优选实施例中，发光层65可区分为靠n侧区域65Ai
7(i=l,2，3,....，x )、靠p侧区域65Bi ( i-l，2,3，.…,y )、及中间区域65Ci (i=l,2,3,....，z);其中靠n侧区域65Ai，依序包含最靠近n型氮化物半导体 层63的第一 A层65A1、第二A层65A2、第三A层65A3…等；靠p侧区 域65Bi,依序包含最靠近p型氮化物半导体层64的第一B层65Bl、第二B 层65B2、第三B层65B3…等。上述第一A层65A1、第三A层65A3、第 一 B层65B1及第三B层65B3为障壁层，第二 A层65A2及第二 B层65B2 为阱层，亦即奇数层为障壁层，偶数层为阱层。在本实施例中，发光层65 所掺杂的n型杂质具有特定分布，在靠n侧区域65Ai及部分靠p侧区域65Bi 的障壁层掺杂n型杂质(如图所示的第一 A层65A1、第三A层65A3、及第 三B层65B3),但在最靠近p型氮化物半导体层64的障壁层(即第一B层 65B1 )并不掺杂n型杂质，且中间区域65Ci无n型杂质，或具有比靠n侧 区域65Ai及靠p侧区域65Bi的障壁层的浓度较低的n型杂质。
本发明所述的n型杂质掺杂指将硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、硫(S)、或氧(O) 等元素，加入薄膜外延过程中，而形成具有上述元素浓度在5 x 1016 ~1 x 1019/^113之间的氮化物半导体薄膜。其他不掺杂n型杂质的各层并非完全不 含上述元素，有可能会因工艺中的污染物或扩散现象，而具有非常低浓度之 上述元素，其浓度约小于1 x 1017/0113左右。再者，各层所掺杂的n型杂质 浓度大致上相同，或于越靠近n型半导体层与越靠近p型半导体层的区域的 掺杂浓度越高。
虽然本发明已通过各实施例说明如上，然其并非用以限制本发明的范 围。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱离本发明的精神与范围。
权利要求
1.一种发光元件，包含n型半导体层；p型半导体层；以及发光层，位于该n型半导体层与该p型半导体层之间，具有靠近该n型半导体层的第一区域、靠近该p型半导体层的第二区域、及位于该第一区域及该第二区域之间的中间区域，其中该第一区域及该第二区域掺杂有n型杂质，而该中间区域则无该n型杂质，或具有浓度较该第一区域及该第二区域的浓度为低的该n型杂质。
2. 如权利要求1所述的发光元件，其中该发光层多重量子阱结构层。
3. 如权利要求1所述的发光元件，其中该n型半导体层为n型氮化物半 导体层，且该p型半导体层为p型氮化物半导体层。
4. 如权利要求1所述的发光元件，其中该n型杂质包含硅、锗、锡、硫、 及氧等元素中的至少 一种元素。
5. 如权利要求1所述的发光元件，其中该n型杂质的浓度实质上介于5 x 1016 1 x 1019/咖3之间。
6. 如权利要求1所述的发光元件，其中该第二区域包含多个半导体层， 其中在最靠近该p型半导体层的半导体层并不掺杂该n型杂质。
7. 如权利要求1所述的发光元件，其中该第一区域及该第二区域所掺杂 的该n型杂质的浓度大致上相同。
8. 如权利要求1所述的发光元件，其中该n型杂质于越靠近该n型半导 体层及越靠近该p型半导体层的掺杂浓度越高。
9. 一种发光元件，包含 n型半导体层； p型半导体层；以及发光层，位于该n型半导体层与该p型半导体层之间，包含靠近该n型 半导体层的第一区域、靠近该p型半导体层的第二区域、及位于该第一区域 与该第二区域间的中间区域；其中该发光层由多个障壁层与多个阱层交错堆 叠而成，且该多个障壁层中位于该第一区域及该第二区域中者掺杂有n型杂 质，位于该中间区域中者则无该n型杂质，或具有浓度较该第一区域及该第二区域的浓度为低的该n型杂质。
10. 如权利要求9所述的发光元件，其中该n型半导体层为n型氮化物半 导体层，且该p型半导体层为p型氮化物半导体层。
11. 如权利要求9所述的发光元件，其中该n型杂质包含硅、锗、锡、硫、 及氧等元素中的至少一种元素。
12. 如权利要求9所述的发光元件，其中该n型杂质的浓度实质上介于5 x 1016 1 x 1019/，3之间。
13. 如权利要求9所述的发光元件，其中该第二区域包含多个障壁层，其 中最靠近该p型半导体层的障壁层，并不掺杂该n型杂质。
14. 如权利要求9所述的发光元件，其中该第一区域及该第二区域的各该 障壁层所掺杂的该n型杂质的浓度大致上相同。
15. 如权利要求9所述的发光元件，其中该n型杂质于越靠近该n型半导 体层与越靠近该p型半导体层的掺杂浓度越高。
全文摘要
本发明公开了一种发光元件，其包含基板、n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、位于上述n型氮化物半导体层与上述p型氮化物半导体层之间的发光层。其中，上述发光层为掺杂有n型杂质的多重量子阱结构层，且上述n型杂质掺杂于靠近上述n型半导体层与靠近上述p型半导体层两侧的区域，而上述多重量子阱结构层的中间区域则无n型杂质或具有比上述两侧区域的浓度较低的n型杂质。透过上述多重量子阱结构层的n型杂质掺杂的特定分布设计，能够有效提升发光二极管的发光效率。
文档编号H01L33/00GK101290957SQ20071009655
公开日2008年10月22日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者林鼎洋, 震 欧, 赖世国 申请人:晶元光电股份有限公司