[发明专利]半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件，特别是涉及一种能够提升外部量子效率及具有良好的磊晶品质的半导体发光元件。

背景技术

现今半导体发光元件(例如，发光二极体)的应用领域已甚为广泛，例如照明以及遥控领域等，皆见到半导体发光元件被广泛地应用。为了让半导体发光元件尽可能地确保较高的功能可靠性以及较低的能源消耗，因此对于半导体发光元件皆须要求其本身的外部量子效率(external quantum efficiency)。

理论上，一半导体发光元件的外部量子效率与其本身的内部量子效率(internal quantum efficiency)及光取出效率(light-extraction efficiency)有关。所谓的内部量子效率是由材料特性及品质所决定。至于光取出效率则是意谓着从元件内部发出至周围空气或是封装的环氧树脂内的辐射比例。光取出效率是取决于当辐射离开元件内部时所发生的损耗。造成上述损耗的主要原因之一由于形成元件的表面层的半导体材料具有高折射系数(refraction coefficient)，导致光在该材料表面产生全反射(total reflection)而无法发射出去。

请参阅图1。为提升半导体发光元件的外部量子效率，具有图案化表面10的基板1已经公开并用于制造半导体发光元件。图1显示了已知的具有图案化表面10的蓝宝石基板1的示意图。图案化表面10可用以散射由半导体发光元件射出的光线以降低全反射，进一步提升半导体发光元件的外部量子效率。

此外，半导体材料层(例如，氮化镓)可通过不错的横向磊晶方式形成于图案化表面10的蓝宝石基板1上。然而，氮化镓却不容易直接于图案化表面10的蓝宝石基板1上成长，即垂直磊晶的效果不佳。因此，于图案化表面10的蓝宝石基板1上成长的氮化镓半导体材料层的品质仍有待改善。

在现有技术中，半导体发光元件的半导体材料层与一般的基板之间可通过形成一缓冲层以改善半导体材料层的品质。因此，若该缓冲层的设计可以类比于具有图案化表面10的基板1，该缓冲层将具有提升半导体发光元件的外部量子效率的附加功能。

因此，本发明的主要目的在于提供一种能够提升外部量子效率及具有良好的磊晶品质的半导体发光元件，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种半导体发光元件及其制造方法。

根据本发明的一具体实施例，该半导体发光元件包含一基板(substrate)、一缓冲层(buffer layer)、一多层结构(multi-layer structure)及一欧姆电极结构(ohmic electrode structure)。

该缓冲层是选择性地形成于该基板的一上表面上，致使该基板的该上表面部分外露。该多层结构的形成以覆盖该缓冲层及该基板外露的该上表面。该多层结构还包含一发光区(light-emitting region)。该缓冲层辅助该多层结构的一最底层(bottom-most layer)侧向磊晶及垂直磊晶。该欧姆电极结构是形成于该多层结构上。

根据本发明的另一具体实施例为一种制造供一半导体发光元件的方法。

该方法首先制备一基板。接着，该方法选择性形成一缓冲层于该基板的一上表面上，致使该基板的该上表面部分外露。然后，该方法形成一多层结构以覆盖该缓冲层及该基板的外露的该上表面。该多层结构包含一发光区并且该缓冲层辅助该多层结构的一最底层侧向磊晶及垂直磊晶。最后，该方法形成一欧姆电极结构于该多层结构上。

相比现有技术，根据本发明的半导体发光元件选择性地形成缓冲层于基板的表面上。缓冲层可用以散射由半导体发光元件射出的光线以降低全反射，进一步提升半导体发光元件的外部量子效率。此外，缓冲层亦可以提供良好的侧向磊晶及垂直磊晶，以提高半导体发光元件的磊晶品质。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1显示了现有的具有图案化表面的蓝宝石基板的示意图。

图2显示了根据本发明的一具体实施例的一半导体发光元件。

图3A至图3I显示了根据本发明的另一具体实施例的制造一半导体发光元件的方法的截面视图。

具体实施方式

请参阅图2，图2是绘示根据本发明的一具体实施例的一半导体发光元件2。

如图2所示，该半导体发光元件2包含一基板20、一缓冲层22、一多层结构24及一欧姆电极结构26。