高晶格匹配性的發光元件的製作方法

2023-10-08 00:35:49

專利名稱：高晶格匹配性的發光元件的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種發光元件，特別是通過至少兩種多層緩衝層，如BxGa1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；及InyGa1-yN化合物，其中0≤y≤0.059，來形成本發明一種具有高度晶格匹配(latticematch)的各磊晶層的發光元件。
背景技術：
一般而言，半導體發光元件主要包括發光二極體(light emitting diode)與雷射二極體(laser diode)等兩種類型發光元件。其所發出的光波長可涵蓋紅外光、可見光及紫外光。主要原理是由化學元素周期表上IIIA族與VA族，或由IIA族與VIA族元素混合形成的化合物半導體所構成。
目前的發光元件技術中，各磊晶層晶格常數(lattice constant)不匹配的問題，一直是造成發光元件的發光效率與使用壽命不易提升的瓶頸。以GaN為例，GaN是非常重要的寬能隙(wide bandgap)半導體材料，可以用來做綠光、藍光到紫外線的發光元件。但是因為塊材(bulk)GaN的成長一直有困難，所以目前GaN大多成長在以藍寶石(sapphire)GaP、InP、GaAs或SiC構成的基板上，但是，直接成長在這些基板上的GaN品質不佳。
因此一種具有緩衝層(buffer layer)發光元件被提出來。於基板與GaN間形成一緩衝層，該緩衝層又稱晶核形成層(nucleation layer)，晶格常數與基板相近的緩衝層可以提供成核(nucleation)位置，以利於GaN成核、成長，以形成相同的晶體結構，並提升GaN的結晶度。因此，緩衝層品質的優劣對後續束縛層(cladding layer)與第一型束縛層(active layer)磊晶具有關鍵性的影響，也間接影響到發光元件的性質。
參閱圖1所示，是傳統InGaN發光元件結構剖面示意圖，該發光元件10是以絕緣sapphire做為一基板100，在所述sapphire基板100的C(0001)面上磊晶製作發光元件。標號102是顯示一緩衝層，通常由氮化鎵(GaN)所構成，其主要作用在於降低基板100與後續磊晶層間的晶格不匹配(lattice mismatch)。標號104為經過摻雜的第一型GaN磊晶層，以增加其導電性，且在其表面設置一具有相同導電型態第一型電極116。至於，標號106是顯示第一束縛層(cladding layer)，是由六方最密堆積的氮化鎵(hexagonalGaN)所構成。標號108是顯示一第一型束縛層(active layer)，通常是由氮化鎵系半導體所構成，例如InGaN，是產生光源的區域。隨後，在所述第一型束縛層108表面再覆蓋一材質為GaN第二型束縛層110，而經過摻雜的一第二型GaN磊晶層112則覆蓋於所述第二型束縛層110表面，且所述第二型GaN磊晶層112表面可設置一第二型電極114，兩者的導電型態相同。
其中，為了提升導電性，所述緩衝層102與所述第一束縛層106可被摻雜成具有與所述第一型電極116、第一型GaN磊晶層104相同的導電型態，而所述第二型束縛層110可被摻雜成具有與所述第二型電極114、所述第二型GaN磊晶層112相同的導電型態。其主要缺陷在於然而，如上所述發光元件10雖然採用了GaN做為緩衝層102，但是sapphire基板100與GaN緩衝層102晶格常數仍相差約13.8％，晶格不匹配仍然相當大，因此在sapphire基底100與GaN102間的界面會有相當高密度的線缺陷(defect)產生，其差排(dislocation)密度約為108-1010/cm2，一旦這些差排延伸進入第一型束縛層，勢必會嚴重破壞元件的特性，使其發光效率降低，且使用壽命縮短。因此，發光元件各磊品層晶格不匹配的問題急需更佳的改善效果。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種高晶格匹配性的發光元件，通過包含第一多層緩衝層磷化鎵硼化合物與第二多層緩衝層氮化鎵銦化合物設置於基底與第一型柬縛層之間，且多層緩衝層晶格常數呈現梯度變化，靠近基底的第一多層緩衝層晶格常數儘可能與基底晶格常數匹配，晶格常數可遞增或遞減，以匹配第二多層緩衝層的晶格常數，使靠近第二多層緩衝層的第一多層緩衝層晶格常數與第二多層緩衝層的晶格常數匹配，達到各磊晶層間的晶格匹配性極佳的目的。
本發明的另一目的是提供一種高晶格匹配性的發光元件，通過第二多層緩衝層設置於第一多層緩衝層與第一型束縛層之間，且第二多層緩衝層的晶格常數呈現梯度化，靠近第一多層緩衝層的第二多層緩衝層的晶格常數與第一多層緩衝層的晶格常數匹配，晶格常數可遞增或遞減，以匹配第一型束縛層的晶格常數，使靠近第一型束縛層的第二多層緩衝層的晶格常數與第一型束縛層的晶格常數匹配，以降低元件中各磊晶層之間的晶格不匹配的問題，達到提供具有完美結晶度的發光元件的目的。
本發明的再一目的是提供一種高晶格匹配性的發光元件，達到提升元件的發光效率的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有基底具有第一晶格常數；第一多層緩衝層設置於所述基底上，所述第一多層緩衝層晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；第二多層緩衝層設置於所述第一多層緩衝層上，所述第二多層緩衝層晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；
一氮化鎵系磊晶層設置於所述第二多層緩衝層之上。
所述基底為一矽基底；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。
所述基底為碳化矽；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP化合物，其中x≤1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中，0≤y≤0.059。
所述基底為磷化鎵；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。
所述基底為砷化鎵；所述第一多層緩衝層包括GaAsxP1-x與ByGa1-yP化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1；第二多層緩衝層為InzGa1-zN，其中0≤z≤0.059。
本發明還提供一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有矽基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，所述BxGa1-xP化合物緩衝層晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
本發明又提供一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有碳化矽基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述BxGa1-xP化合物緩衝層晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
本發明再提供一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有一砷化鎵基底具有第一晶格常數；一GaAsxP1-x化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述GaAsxP1-x化合物緩衝層晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一ByGa1-yP化合物緩衝層設置於所述GaAsxP1-x上，其中所述ByGa1-yP化合物緩衝層晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一InzGa1-zN化合物緩衝層設置於所述ByGa1-yP化合物緩衝層上，其中所述InzGa1-zN化合物緩衝層晶格常數依據所述第三晶格常數呈現梯度變化為一第四晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InzGa1-zN化合物緩衝層上。
本發明進一步提供一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有一磷化鎵基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述BxGa1-xP化合物緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
本發明的特點是一種高晶格匹配性的發光元件，主要包括有一基底具有第一晶格常數；一第一多層緩衝層設置於所述基底上，其中所述第一多層緩衝層晶格常數呈現梯度變化，由所述第一多層緩衝層底部所具有所述第一晶格常數逐漸變化為匹配所述第一多層緩衝層上所具有一第二晶格常數；一第二多層緩衝層設置於所述第一多層緩衝層上，其中所述第二多層緩衝層的晶格常數呈現梯度變化，由所述第二多層緩衝層底部所具有所述第二晶格常數逐漸變化為匹配所述第二多層緩衝層上所具有一第三晶格常數；一第一型束縛層設置於所述第二多層緩衝層上，具有第三晶格常數；以及一活性層設置於所述第一型束縛層上。
所述基底，例如為矽；所述第一多層緩衝層，例如為BxGa1-xP，所述第二多層緩衝層例如為InxGa1-xN；並且所述第一型束縛層，例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常數大體為5.431、所述第二晶格常數大體為4.538及所述第三晶格常數大體為4.51。
所述基底，例如為碳化矽(3C-SiC)，所述第一多層緩衝層，例如為BxGa1-xP，所述第二多層緩衝層例如為InxGa1-xN；並且所述第一型束縛層，例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常數大體為4.32、所述第二晶格常數大體為4.538及所述第三晶格常數大體為4.51。
所述基底，例如為磷化鎵(GaP)，所述第一多層緩衝層，例如為BxGa1-xP，所述第二多層緩衝層例如為InxGa1-xN；並且所述第一型束縛層，例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常數大體為5.45、所述第二晶格常數大體為4.538及所述第三晶格常數大體為4.51。
所述緩衝層更可以一種以上材質組合成，所述基底，例如為砷化鎵(GaAs)、所述第一多層緩衝層，例如為GaASxP1-x與BxGa1-xP的堆疊層、所述第二多層緩衝層，例如為InxGa1-xN，並且所述第一型束縛層，例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常數大體為5.653、所述第二晶格常數大體為4.538及所述第三晶格常數大體為4.51。
所述GaASxP1-x與BxGa1-xP接觸的部分具有匹配晶格常數，亦即所述GaASxP1-x與BxGa1-xP底部具有一第四晶格常數大體為5.45。
下面結合較佳實施例配合附圖詳細說明。


圖1是傳統具有緩衝層的發光元件的剖面示意圖。
圖2是本發明的發光元件單一組成緩衝層的剖面示意圖。
圖3是本發明的發光元件一種以上組成緩衝層的剖面示意圖。
具體實施例方式
參閱圖2-圖3所示，本發明的發光元件，至少包括一基底200、一設置於基底200上的第一多層緩衝層202、一設置於第一多層緩衝層202上的第二多層緩衝層204、一設置於第二多層緩衝層204上的第一型束縛層206及一設置於第一型束縛層206上的活性層208。
其中，第一多層緩衝層202可以單一組成，依據不同組成比例調整所構成，如圖2所示，第一多層緩衝層202更可以一種以上組成，如第3圖所示的302及304，各組成可依據不同組成比例調整，以構成多種組成第一多層緩衝層202。
基底200具有一第一晶格常數(C1)。第一多層緩衝層202晶格常數呈現梯度(grading)變化，由第一多層緩衝層202底部所具有的第一晶格常數(C1)逐漸變化為第一多層緩衝層202表面所具有的一第二晶格常數(C2)。換句話說，靠近基底200的第一多層緩衝層202的晶格常數與基底200的晶格常數匹配，晶格常數可遞增或遞減，以趨近第二緩衝層204的晶格常數，使靠近第二緩衝層204的第一多層緩衝層202的晶格常數與第二緩衝層204的晶格常數匹配。簡言之，第一多層緩衝層202的晶格常數是由第一晶格常數(C1)逐漸改變至第二晶格常數(C2)。其中，第一多層緩衝層202的晶格常數的梯度變化，例如可通過調整多重緩衝層的組成比例以達成。
另外，第二多層緩衝層204的晶格常數呈現梯度變化，由第二多層緩衝層204底部所具有的第二晶格常數(C2)逐漸變化為匹配第二多層緩衝層204表面所具有的一第三晶格常數(C3)。換句話說，靠近第一多層緩衝層202的第二多層緩衝層204的晶格常數與第一多層緩衝層202的晶格常數匹配，晶格常數可遞增或遞減，以趨近第一型束縛層206的晶格常數，使靠近第一型束縛層206的第二多層緩衝層204的晶格常數與第一型柬縛層206的晶格常數匹配。簡言之，第二多層緩衝層204的晶格常數是由第二晶格常數(C2)逐漸改變至第三晶格常數(C3)。其中，第二多層緩衝層104的晶格常數的梯度變化，例如可通過調整多重緩衝層的組成比例以達成。
再者，第一型束縛層206具有第三晶格常數(C3)。
以下再配合參閱圖2與圖3，舉例說明適用於本發明的各層材質組合。
實施例1參閱圖2所示，基底200可為矽，第一多層緩衝層202可為BxGa1-xP，第二多層緩衝層204可為AlxInxyGa1-x-yN；並且第一型束縛層206可為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，第一晶格常數C1大體為5.431、第二晶格常數C2大體為4.538及第三晶格常數C3大體為4.51。
也就是說，基底200具有晶格常數(C1)5.431，堆疊於基底200上方的第一多層緩衝層202的晶格常數由底層具有(C1)5.431逐漸梯度變化成表層具有(C2)4.538。
接著，堆疊於第一多層緩衝層202上方的第二多層緩衝層204的晶格常數由底層具有(C2)4.538逐漸梯度變化成表層具有(C3)4.51。
最後，堆疊於第二多層緩衝層204上方的第一型束縛層206的晶格常數為(C3)4.51。其中BxGa1-xP的x為0.021-1，InxGa1-xN的x約為0-0.059。
實施例2如圖2所示，基底200為碳化矽(3C-SiC)，第一多層緩衝層202可為BxGa1-xP，第二多層緩衝層204可為InxGa1-xN，並且第一型束縛層206可為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，第一晶格常數(C1)及第二晶格常數(C2)為4.538、第三晶格常數(C3)大體為4.51。也就是說，基底201具有晶格常數(C1)4.32，堆疊於基底200上方第一多層緩衝層202的晶格常數(C1)及(C2)維持在4.538。
接著，堆疊於第一多層緩衝層202上方的第二多層緩衝層204的晶格常數由底層具有(C2)4.538逐漸梯度變化成表層具有(C3)4.51。
最後，堆疊於第二多層緩衝層204上方的第一型束縛層206的晶格常數為(C3)4.51。其中InxGa1-xN的x約為0-0.059。
實施例3如圖2所示，基底200，例如為磷化鎵(GaP)，第一多層緩衝層202例如為BxGa1-xP，第二多層緩衝層204例如為InxGa1-xN，並且第一型束縛層206例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，第一晶格常數(C1)大體為5.45、第二晶格常數(C2)大體為4.538以及第三晶格常數(C3)大體為4.51。
也就是說，基底200具有晶格常數(C1)5.45，堆疊於基底200上方第一多層緩衝層202的晶格常數由底層具有(C)5.45逐漸梯度變化成表層具有(C2)4.538。
接著，堆疊於第一多層緩衝層202上方的第二多層緩衝層204的晶格常數由底層具有(C2)4.538逐漸梯度變化成表層具(C3)4.51。
最後，堆疊於第二多層緩衝層204上方的第一型束縛層206的晶格常數是為(C3)4.51。其中BxGa1-xP的x約為0-1。
實施例4如圖3所示，本實施例具有多種組成第一多層緩衝層302、204的發光元件，基底300，例如為砷化鎵(GaAs)、第一多層緩衝層302、304，例如為GaAsYP1-y與BxGa1-xP兩種不同比例組成的堆疊層、第二多層緩衝層306，例如為InzGa1-z，並且第一型束縛層308，例如為氮化鎵(GaN)系化合物。如此，第一晶格常數(C1)大體為5.653、第二晶格常數(C2)大體為4.538以及第三晶格常數(C3)大體為4.51。而GaAsYP1-y與BxGa1-xP接觸的部分具有略為相近晶格常數，亦即GaAsYP1-y表面與BxGa1-xP底部具有一第四晶格常數(C4)大體為5.45。
也就是說，基底300具有晶格常數(C1)5.653，堆疊於基底300上方的GaAsYP1-y第一多層緩衝層302的晶格常數由底層具有(C1)5.653逐漸梯度變化成表層具有(C4)5.45。堆疊於GaAsYP1-y第一多層緩衝層302上方的BxGa1-xP第一多層緩衝層304的晶格常數由底層具有(C4)5.45逐漸梯度變化成表層具有(C2)4.538。
接著，堆疊於BxGa1-xP第一多層緩衝層304上方的第二多層緩衝層306的晶格常數由底層具有(C2)4.538逐漸梯度變化成表層具有(C3)4.51。
最後，堆疊於第二多層緩衝層InzGa1-z306上方的第一型束縛層308的晶格常數為(C3)4.51。其中，BxGa1-xP的x約為0-1，InzGa1-z的z為0.059-0，GaAsYP1-y的y約為1-0。
實施例5以下說明形成BxGa1-xP第一多層緩衝層202、302的較佳實施例。
參閱圖2-圖3所示，首先，基底200(300)可先以適當溶液化學清洗，接著在H2氣氛下，將基底200加熱至適當溫度，例如900-1180℃，較佳為1030℃，利用滷化物氣相磊晶法(halide vaporphase epitaxy)以H2作為承載氣體(carrier gas)，氯化硼(BCl3)、三甲基鎵(trimethylgallium；TMG)與氯化磷(PCl3)或是氯化硼(BCl3)、三甲基鎵(trimethylgallium；TMG)與磷化氫(PH3)作為前驅物。
於溫度約1000℃上下進行高溫磷化硼層磊晶，反應60分鐘，其厚度約為4560nm。通過改變各前驅物含量比例，以形成不同組成比例多層堆疊層BxGa1-xP，使晶格常數呈現梯度變化。此方法所形成BxGa1-xP第一多層緩衝層202、304為高溫BxGa1-xP緩衝層。
然而，本發明亦可於該高溫BxGa1-xP緩衝層202、304與基底200間設置一低溫PB緩衝層，該低溫BP緩衝層是於溫度約300℃之上(較佳為380℃)形成。
再者，第二多層緩衝層204、306則可由InzGa1-z所構成。例如，利用MOVCVD法，以三甲基鋁(trimethy aluminum；TMAl)、三甲基銦(trimethy indium；TMIn)、三甲基鎵(trimethyl galliumTMG)以及NH3為前驅物而形成，通過改變各前驅物的含量比例，以形成不同組成比例多層堆疊層InzGa1-z。底層第二多層緩衝層的組成中的z約為0.059，其晶格常數(C2)約為4.538；表層第二多層緩衝層組成中z約為0，則其晶格常數(C2)約為4.51。
實施例6以下說明形成氮化鎵系(GaN based)第一型束縛層206、308的較佳實施例。
形成氮化鎵(GaN)系化合物的前驅物可包括一甲基聯胺(monomethyl hydrazine；MMH)與三甲基鎵(trimethylgallium；TMG)，利用MOCVD法在第一多層緩衝層204、306表面形成氮化鎵系化合物，以做為第一型束縛層206、308。
參閱圖2-圖3所示，首先，供應H2與N2氣體，溫度約為350-500℃下，開始供應MMH。再經過一段時間，例如3分鐘後，開始進行第一次TMG供應，時間約為20分鐘。
接著，停止TMG供應，經過一段時間，例如5分鐘，將反應室溫度升高至溫度約為800℃上下。期間保持MMH供應。
接著，於相同溫度(約800℃)上下進行第二次TMG供應，時間為60分鐘。期間保持MMH供應。
最後，先停止MMH與TMG供應，於相同溫度(約800℃)上下保持一段時間，例如30分鐘。再將溫度降至室溫，完成GaN磊晶。GaN磊晶期間持續供應H2與N2氣體。
另外，活性層208、310亦可由氮化鎵系化合物所構成。例如InyGa1-yN，利用MOVCVD法，例如以三甲基鋁(trimethy aluminum；TMAl)、三甲基銦(trimethy indium；TMIn)、三甲基鎵(trimethyl galliumTMG)以及NH3為前驅物而形成，較佳者可通過改變各前驅物的含量比例，以形成不同組成比例的多層堆疊層InyGa1-yN，使底層活性層組成中的y為0，則其晶格常數約為4.51。使底層活性層與第一型束縛層206、308具有相同晶格常數(C3)。
本發明的發光元件更包括一設置於活性層208、310表面的一第二型束縛層210、312，一設置於基底200、300另一側表面的一第一型電極214、316，以及一設置於第二型束縛層210、312表面的一第二型電極212、314。
第二型束縛層210、312亦可為氮化鎵系化合物。第一型電極214、316具有與基底200、300相同的導電型態；以及一第二型電極212、314具有與第二型束縛層210、312相同的導電型態。
第二型束縛層210、312與基底200、300例如以鎂(Mg)摻雜成P型導電型態，或者例如以硫摻雜成n型導電型態。
若第二型束縛層210、312是為p型導電型態，則第二型電極212、314則為p型導電型態，且基底200、300為n型導電型態，第一型電極214、316為n型導電型態；反之，若第一型束縛層210、312是為n型導電型態，則第二型電極212、314則為n型導電型態，且基底200、300為n型導電型態，第一型電極214、316為n型導電型態。
如前所述，本發明的發光元件更可於第二型束縛層210、312的部分位置施以一離子布值(ion implantation)，以形成電流局限(current confinement)，使電流注入面積縮小。
另外，也可直接於第二型束縛層210、312的表層形成氧化物，例如氧化鋁，僅保留部分位置做為透光區，如此可同時局限光與電流，以提升元件外部發光效率。
另外，如前所述，本發明的發光元件更可以視需求而增設一多層反射層(未圖示)於第二多層緩衝層204、306與第一型束縛層206、308之間。多層反射層可利用MOCVD法，形成由氮化鎵/氮化鎵鋁(GaN/AlxGa1-xN)的多層超晶格(super lattice)，其中0.1＜x＜0.5，每單一層的厚度約為800-1600，以一GaN/AIxGaN為一對(Pair)，重複堆疊約30-50對，以形成布拉格反射鏡面(distributed Bragg reflector；DBR)，可提高元件發光效率，且其反射率約為95-99.99％，較佳者99.99％。
本發明的主要優點是本發明的發光元件，通過組成比例的改變，達成晶格常數梯度變化，可降低晶格不匹配，使磊晶層具有完美晶體結構，可提升元件發光效率與使用壽命。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的保護範圍，任熟習此項技藝者，在不脫離本發明精神和範圍內，所做各種的更動與潤飾，都屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有基底具有第一晶格常數；第一多層緩衝層設置於所述基底上，所述第一多層緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；第二多層緩衝層設置於所述第一多層緩衝層上，所述第二多層緩衝層的晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述第二多層緩衝層之上。
2.根據權利要求1所述的高晶格匹配性的發光元件，其特徵是所述基底為一矽基底；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。
3.根據權利要求1所述的高晶格匹配性的發光元件，其特徵是所述基底為碳化矽；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP化合物，其中x＝1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中，0≤y≤0.059。
4.根據權利要求1所述的高晶格匹配性的發光元件，其特徵是所述基底為磷化鎵；所述第一多層緩衝層為BxGa1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多層緩衝層為InyGa1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。
5.根據權利要求1所述的高晶格匹配性的發光元件，其特徵是所述基底為砷化鎵；所述第一多層緩衝層包括GaAsxP1-x與ByGa1-yP化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1；第二多層緩衝層為InzGa1-zN，其中0≤z≤0.059。
6.一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有矽基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，所述BxGa1-xP化合物緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層的晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
7.一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有碳化矽基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述BxGa1-xP化合物緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層的晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
8.一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有一砷化鎵基底具有第一晶格常數；一GaAsxP1-x化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述GaAsxP1-x化合物緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一ByGa1-yP化合物緩衝層設置於所述GaAsxP1-x上，其中所述ByGa1-yP化合物緩衝層的晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一InzGa1-zN化合物緩衝層設置於所述ByGa1-yP化合物緩衝層上，其中所述InzGa1-zN化合物緩衝層的晶格常數依據所述第三晶格常數呈現梯度變化為一第四晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InzGa1-zN化合物緩衝層上。
9.一種高晶格匹配性的發光元件，其特徵是它包括有一磷化鎵基底具有第一晶格常數；一BxGa1-xP化合物緩衝層設置於所述基底上，其中所述BxGa1-xP化合物緩衝層的晶格常數依據所述第一晶格常數呈現梯度變化為一第二晶格常數；一InyGa1-yN化合物緩衝層設置於所述BxGa1-xP化合物緩衝層上，其中所述InyGa1-yN化合物緩衝層的晶格常數依據所述第二晶格常數呈現梯度變化為一第三晶格常數；一氮化鎵系磊晶層設置於所述InyGa1-yN化合物緩衝層之上。
全文摘要
一種高晶格匹配性的發光元件。通過包含第一多層緩衝層磷化鎵硼化合物與第二多層緩衝層氮化鎵銦化合物設置於基底與第一型柬縛層之間，且多層緩衝層晶格常數呈現梯度變化，靠近基底的第一多層緩衝層晶格常數與基底晶格常數匹配，晶格常數可遞增或遞減，以匹配第二多層緩衝層的晶格常數，使靠近第二多層緩衝層的第一多層緩衝層晶格常數與第二多層緩衝層的晶格常數匹配，達到各磊晶層間的晶格匹配性極佳的功效。
文檔編號H01L33/00GK1510764SQ0215739
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月23日 優先權日2002年12月23日
發明者賴穆人, 章烱煜 申請人:威凱科技股份有限公司