[发明专利]一种发光元件

说明书

本发明提供了一种发光元件，包括由下而上依序形成的：基底、下披覆层、下局限层、主动层、上局限层、上披覆层、窗口层、穿隧接面层。穿隧接面层包含重掺杂p型层及重掺杂n型层，重掺杂n型层毗邻设置于重掺杂p型层的上方，重掺杂p型层设置于窗口层的上方，通过重掺杂n型层做为欧姆接触层与外部电源接触而有利于欧姆接触。本发明的欧姆接触层其掺杂浓度大于传统LED中的掺杂浓度，因此比传统LED的欧姆接触层电阻还低，而有利于电流横向扩散，发光总能量也大于传统LED，同时本发明的主动层温度也低于传统LED。

技术领域

本发明涉及光学半导体技术领域，具体为一种发光元件。

背景技术

光学半导体元件例如发光元件，其包含发光二极管(Light-emitting diod e，LED)及激光二极管(Laser Diode，LD)，发光元件是利用磊晶技术在半导体底材上形成p-n接面或p-i-n接面，以达到发光的目的。请参照图1，现有技术中之发光元件(例如LED)是由磊晶形成，其结构由下而上依序包括：基底(Substate)1、分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector，DBR)层2、下披覆层(lower cladding layer)3、下局限层(confinement layer)4、主动层(active layer)5、上局限层6、上披覆层(upper claddinglayer)7及窗口层(window layer)8。另有二个接触层(Contact)例如为下电极(electrode)C1及上电极C2，在基底1的下方则为下电极C1，至于在窗口层8之上方则形成上电极C2，下电极C1及上电极C2分别与基底1及窗口层8形成欧姆接触(ohmic contact)以对主动层5提供电能并注入载子。下电极C1、基底1、分布式布拉格反射层2及下披覆层3是第一传导型例如n型，上电极C2、窗口层8及上披覆层7是第二传导型例如p型，下局限层6、主动层5及上局限层4则是未掺杂。例如，磷化铝镓铟(AlGaInP)是LED的磊芯片结构是在砷化镓(GaAs)构成的n型基底1上依序生长n型DBR层2、n型下披覆层3，以及未掺杂AlGaInP构成的下局限层4、主动层5及上局限层6，接着p型上披覆层7、磷化镓(GaP)构成的p型窗口层8，以及接着GaP构成的p型上电极C2。

一般而言，窗口层8是做为电流分布(Current Spreading)层，这是利用窗口层8的高导电率(低电阻)而使电流横向扩散，以提高LED的发光效率。而在窗口层8上方的上电极C2一般是以圆形做为接线用，其以蚀刻方式使得面积小于窗口层8，因此大部分电流会被先局限于上电极C2的圆形面积下方，然后再通过窗口层8使电流横向扩散。然而，这样的结构设计只适合用于低电流(例如小于8mA(毫安))的操作条件，因为较低的电流使得载子有足够的时间在窗口层8横向扩散。

当为了提高LED发光总能量(total power)时，通常是以提高电流(例如大于或等于8mA)的方式从上电极C2输入，高电流并无法如低电流般在窗口层8有足够的时间横向扩散，即是说，相对于低电流而言，在高电流的操作条件下使得载子更被局限在圆形面积下方，因而圆形面积下方的载子密度较大，即使将窗口层8的厚度再增厚也无法及时使高电流横向扩散。前述高电流无法及时横向扩散造成了主动层15的量子井结构只有一部分被运用到，另外前述圆形面积下方的载子密度较大也造成LED运作时主动层5的温度会较高，例如高达485℃(于高电流为10mA)，然而较高的主动层温度却会使得LED的发光总能量无法随着电流的提高而有效地增加。

再者，如前所述制作上电极C2必须以蚀刻方式进行，这使得制作LED时必须经历磊晶与蚀刻制程，因此制造的程序繁琐、风险也提高及良率面临了挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光元件，以解决上述背景技术中提出的技术问题。