CN1677698A

CN1677698A - 高效率氮化物系发光元件

Info

Publication number: CN1677698A
Application number: CN 200410031878
Authority: CN
Inventors: 欧震; 陈标达; 魏学贤; 蔡燕婷
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: CN100356593C

Abstract

一种高效率氮化物系发光元件，其中存在一基板，形成于该基板上的一第一导电性氮化物半导体叠层，其中该第一导电性氮化物半导体叠层远离基板的表面包括一外延区域及一粗化区域，形成于该外延区域上的一氮化物多重量子井发光层，以及形成于该氮化物多重量子井发光层上的一第二导电性氮化物半导体叠层，以提高发光二极管的光摘出效率。

Description

高效率氮化物系发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制法，特别是涉及一种高效率氮化物系发光元件及其制法。

先前技术

发光二极管的应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示装置、交通号志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。

由发光二极管发出的光为射向各个方向，并非单一对焦于某处的光束。但是在实际上，由发光二极管产生的光线并不是那么容易由发光二极管中射出，由Snell定律的关系可知，光只有在临界角锒内可以完全被射出，其它的光则会被反射而可能被吸收。也就是由发光二极管内部射出的光的角度需在2锒的圆锥形内才可以完全射出，超过此角度的光则会被反射。因此当发光二极管所发出的光由高折射率的材料进入折射率低的介质中，此过程会因受到折射率的影响使得出光的角度大受限制。因此，如何提高外部光摘出效率是一重要课题。

为了克服上述临界角限制的问题，提高正面出光效率，于台湾专利公告第472400号中，揭露一种发光二极管制造方法，其特征利用外延技术，在发光二极体最上层形成一层粗化层，使得光通过表面折射形成的全反射角增大，令大部分的光能被放射出，以达到提高发光二极管的亮度的目的。然而此结构在仅对发光层上方的出光效率较有助益，但对于在发光层下方，于n型半导体叠层与基板间反复反射传递的侧向光线，并无法有效摘出。

发明内容

本案发明人于思考如何提高外部光摘出效率时获得一发明灵感，认为若提供一种高效率氮化物系发光元件，其中存在一基板；形成于该基板上的一第一氮化物半导体叠层，其中该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处存在一外延区域及一粗化区域，该外延区域至基板间的距离不小于粗化区域至基板间的距离；形成于该外延区域上的一氮化物发光层；以及形成于该氮化物发光层上的一第二氮化物半导体叠层，藉由该粗化区域，减少第一氮化物半导体叠层与基板间反复反射传递的侧向光线，使其能有效摘出，以进一步提高发光二极管的发光效率。

本发明的主要目的在于提供一种高效率氮化物系发光元件，其中存在一基板；形成于该基板上的一第一氮化物半导体叠层，其中该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处存在一外延区域及一粗化区域，该外延区域至基板间的距离不小于粗化区域至基板间的距离；形成于该外延区域上的一氮化物发光层；以及形成于该氮化物发光层上的一第二氮化物半导体叠层。相对于先前技术，先前技术未具有此粗化区域，因此由氮化物发光层向下所发出的光线很容易在基板与半导体接口、和平台区域的半导体与空气的接口全反射并来回反复传递，而通常当这类光线经多次来回全反射后，很容易在半导体内部被吸收而无法传递出去，进而造成外部光摘取效率不高(见图1A)。在本发明中，藉由第一氮化物半导体叠层上露出的粗化区域，可减少全反射的效应，进而减少光线在半导体内部被吸收的机率，而大幅度提高外部的光摘取效率(见图1B)。

附图说明

图1A为一示意图，显示传统发光二极管光射出路径示意图；

图1B为一示意图，显示本发明的发光二极管光射出路径示意图；

图2为一示意图，显示依本发明的一优选实施例的一种高效率氮化物系发光元件；

图3为一示意图，显示依本发明的一优选实施例的一种高效率氮化物系发光元件；

图4为一示意图，显示依本发明的一优选实施例的一种高效率氮化物系发光元件；

图5为一示意图，显示依本发明的一优选实施例的一种高效率氮化物系发光元件；

图6为一示意图，显示依本发明的一优选实施例的一种高效率氮化物系发光元件；

图7为一示意图，显示传统发光二极的表面粗糙程度；

图8为一示意图，显示本发明的发光二极的表面粗糙程度；

图9为一示意图，显示本发明的发光二极的表面粗糙度相对亮度的分布图。

符号说明

10 蓝宝石基板

11 氮化物缓冲层

12 N型氮化物半导体发光叠层

121 外延区域

122 粗化区域

123 N型电极接触区域

13 氮化物多重量子井发光层

14 P型氮化物半导体叠层

15 金属透明导电层

16 N型电极

17 P型电极

222 粗化区域

223 N型电极接触区域

38 透明氧化导电层

59 反向穿隧接触层

642 粗化区域

具体实施方式

请参阅图2，依本发明一优选实施例一种高效率氮化物系发光元件1，包括一蓝宝石基板10；形成于该蓝宝石基板上的一氮化物缓冲层11；形成于该氮化物缓冲层11上的一N型氮化物半导体叠层12，其中该N型氮化物半导体叠层12远离基板的表面包括一外延区域121、一粗化区域122及一N型电极接触区域123；形成于该外延区域121上的一氮化物多重量子井发光层13；形成于该氮化物多重量子井发光层上的一P型氮化物半导体叠层14；形成于P型氮化物半导体叠层14上的一金属透明导电层15；形成于N型电极接触区域123上的N型电极16；以及形成于该金属透明导电层上的一P型电极17。

高效率氮化物系发光元件1的制法为，于蓝宝石基板10上以外延成长技术分别形成氮化物缓冲层11、N型氮化物半导体叠层12、氮化物多重量子井发光层13及P型氮化物半导体叠层14；利用感应耦合等离子体(InductiveCoupling Plasma，ICP)干蚀刻技术蚀刻部分的P型氮化物半导体叠层14、氮化物多重量子井发光层13及N型氮化物半导体叠层12，使得部分的N型氮化物半导体叠层暴露形成一平台，将平台的一部份遮护起来以作为N型电极接触区域123。再以第二次ICP干蚀刻方式将平台其余部份做粗化蚀刻，以形成粗化区域122。

高效率氮化物系发光元件1的另一制法为，于蓝宝石基板10上以外延成长技术分别形成氮化物缓冲层11、N型氮化物半导体叠层12、氮化物多重量子井发光层13及P型氮化物半导体叠层14；利用ICP干蚀刻技术蚀刻部分的P型氮化物半导体叠层14、氮化物多重量子井发光层13及N型氮化物半导体叠层12，使得部分的N型氮化物半导体叠层暴露形成一粗化平台；选定此粗化平台的一部份为N型电极接触区域。将平台的其它部份遮护起来，露出该N型电极接触区域，再以第二次湿蚀刻方式将此区域粗化的部份蚀刻成为平坦，以形成N型电极接触区域123。

高效率氮化物系发光元件1的又一制法为，于蓝宝石基板10上以外延成长技术分别形成氮化物缓冲层11、N型氮化物半导体叠层12、氮化物多重量子井发光层13及P型氮化物半导体叠层14；利用ICP干蚀刻技术蚀刻部分的P型氮化物半导体叠层14、氮化物多重量子井发光层13及N型氮化物半导体叠层12，使得部分的N型氮化物半导体叠层暴露形成一平台，将平台的一部份遮护起来以作为N型电极接触区域123。再以湿蚀刻方式(如热磷酸溶液)将平台其余部份做粗化蚀刻，以形成粗化区域122。

请参阅图3，依本发明另一实施例一种高效率氮化物系发光元件2，其与第一实施例不同处在于其粗化区域222及一N型电极接触区域223不在同一平面，粗化区域222所在的平面低于N型电极接触区域223所在平面。相同的粗化区域222所在的平面也可高于N型电极接触区域223所在平面。

请参阅图4，依本发明又一优选实施例一种高效率氮化物系发光元件3，其与第一实施例高效率氮化物系发光元件1不同处在于该粗化区域122及该N型电极接触区域123上，还形成一透明氧化导电层38，而使得N型的电流扩散效果获得更进一步的提升。

依本发明再一优选实施例一种高效率氮化物系发光元件4(未图标)，其与第一实施例高效率氮化物系发光元件1不同处在于于P型氮化物半导体叠层14上形成一透明氧化导电层取代金属透明导电层。由于透明氧化导电层较传统金属透明导电层具有更高的穿透率，故可再进一步提高发光效率。

请参阅图5，依本发明再一优选实施例一种高效率氮化物系发光元件5，其与高效率氮化物系发光元件4不同处在于于该P型氮化物半导体叠层14上及该透明氧化导电层49之间形成一高浓度N型的反向穿隧接触层59，其厚度小于10nm，并其载子浓度高于1×10¹⁹cm^-3以上。由于该透明氧化导电层49与P型氮化物半导体叠层14较不易形成良好的欧姆接触，故藉由形成于其间的高浓度N型的反向穿隧接触层，而使该透明氧化导电层与该高浓度N型的反向穿隧接触层之间形成良好的欧姆接触；而当发光二极管操作于顺向偏压时，此N型的反向穿隧接触层与P型氮化物半导体叠层的接口恰处于逆向偏压的作用而形成一空乏区，又因此N型的反向穿隧接触层实质上不厚，故透明氧化导电层内的载子可藉由穿隧效应而进入P型半导体叠层中，并使元件保有低操作偏压的特性。

请参阅图6，依本发明又一优选实施例一种高效率氮化物系发光元件6，包括一蓝宝石基板10；形成于该蓝宝石基板上的一氮化物缓冲层11；形成于该氮化物缓冲层11上的一N型氮化物半导体叠层12，其中该N型氮化物半导体叠层12远离基板的表面包括一外延区域121、一粗化区域122及一N型电极接触区域123；形成于N型电极接触区域123上的N型电极16；形成于该外延区域121上的一氮化物多重量子井发光层13；形成于该多重量子井发光层上的一P型半导体叠层14，其中该P型氮化物半导体叠层14表面包括一粗化区域642；形成于P型氮化物半导体叠层14上的一高浓度N型的反向穿隧接触层59，其厚度小于10nm，并其载子浓度高于1×10¹⁹cm^-3以上；形成于该高浓度N型反向穿隧接触层上的一透明氧化导电层49，以及形成于该透明氧化导电层上的一P型电极17。而由于粗化区域122及342，使得光摘出效率更加提升。

高效率氮化物系发光元件6的制法为，于蓝宝石基板10上以外延成长技术分别形成氮化物缓冲层11、N型氮化物半导体叠层12、氮化物多重量子井发光层13及P型氮化物半导体叠层14；利用ICP干蚀刻技术蚀刻部分的P型氮化物半导体叠层14、氮化物多重量子井发光层13及N型氮化物半导体叠层12，使得部分的N型氮化物半导体叠层暴露形成一平台，将平台的一部份遮护起来以作为N型电极接触区域123。再以第二次ICP干蚀刻方式将平台其余部份做粗化蚀刻，以形成粗化区域122。

高效率氮化物系发光元件6的P型氮化物半导体叠层14表面的粗化区域642的制法为，于外延成长后利用ICP干蚀刻方式将其蚀刻而形成；P型氮化物半导体叠层14表面的粗化区域642的另一制法为，于外延成长P型氮化物半导体叠层时，调变外延成长条件如成长气氛(ambient)、温度、压力、V/III比例等方式而形成。

于上述各实施例的发光二极管中包括的N型电极接触区域，是为了避免因粗化效果而造成形成于该区域的电极接触效果不佳，导致元件的操作电压升高，故提供该电极接触区域使其有优选的平坦度，而能与电极形成良好的欧姆接触，而避免操作电压升高的问题。

由表1的比较可知，依本发明的一种高效率氮化物系发光元件的发光效率，相对于传统无粗化的发光二极管，其亮度可提升由37％～154％。由此可知本发明确能大幅提高元件的效能。

表1

	亮度Iv(mcd)	亮度提升
	亮度Iv(mcd)	亮度提升	传统发光二极管	35	-
高效率发光二极管1	48	37％	传统发光二极管	35	-
高效率发光二极管1	48	37％	高效率发光二极管5	68	94％
高效率发光二极管6	89	154％	高效率发光二极管5	68	94％

另外在粗化区域的粗糙度(Ra)对亮度(Iv)的影响中，粗糙度Ra经由原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)量测而得。在实施例1的高效率氮化物系发光元件1中，在进行粗化蚀刻前(即一传统发光二极管)，其Ra值约在1nm以内(参见图7)，经由刻意粗化蚀刻后，分别制备成粗化区域122的粗糙度为20nm、48nm及60nm(参见图8)的样品并测量其亮度(Iv)的变化。请参阅图9，由图中可知当粗糙度增加时，其相对应的亮度也随之提升，可由原本未经粗化蚀刻的35mcd，一直提升至48mcd(Ra＝20nm)、58mcd(Ra＝48nm)及66mcd(Ra＝60nm)。由此结果再次可知，藉由本发明所提供的粗化区域，经由粗化蚀刻造成的特定粗糙度，确能将光摘出效率大幅提升，进而提高发光二极管的发光效率。

上述各实施例中，蓝宝石基板也可由SiC、GaAs、CaN、AlN、GaP、Si、ZnO、MgO及玻璃所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料取代之；氮化物缓冲层可包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料群组中的一种材料；N型氮化物半导体叠层可包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料群组中的一种材料；氮化物多重量子井发光层可包括选自于GaN、InGaN及AlInGaN所构成材料群组中的一种材料；P型氮化物半导体叠层可包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料群组中的一种材料；该金属透明导电层包括选自于Ni/Au、NiO/Au、Ta/Au、TiWN及TiN所构成材料组群中的至少一种材料；该透明氧化导电层包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。

以上所述者，仅为本发明的优选实施例，本发明的范围不限于这些优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明申请专利的范围，例如以溅击蚀刻(Sputter Etching)、离子束蚀刻(Ion Beam Etching)、等离子体蚀刻(Plasma Etching)、反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching简称RIE)取代ICP干蚀刻粗化方法。因此任何本领域技术人员，在不脱离本发明的申请专利范围及精神下，当可做任何改变。

Claims

1、一种高效率氮化物系发光元件，至少包括：

一基板；

形成于该基板上的一第一氮化物半导体叠层，其中该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处存在一外延区域及一第一粗化区域，该外延区域表面至基板间的距离不小于第一粗化区域表面至基板间的距离；

形成于该外延区域上的一氮化物发光层；以及

形成于该氮化物发光层上的一第二氮化物半导体叠层。

2、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一半导体叠层包括：

一氮化物缓冲层；以及

一第一氮化物接触层。

3、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处还包括一第一导电性电极接触区域。

4、如权利要求3所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离小于外延区域表面至基板间的距离。

5、如权利要求3所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离大于第一粗化区域表面至基板间的距离。

6、如权利要求3所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离等于第一粗化区域表面至基板间的距离。

7、如权利要求3所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第一导电性电极接触区域上的一第一导电性电极。

8、如权利要求7所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第一导电性电极接触区域以及该第一导电性电极之间还包括一第一透明导电层。

9、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第一粗化区域的上还包括一第一透明导电层。

10、如权利要求3所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域的粗化度不大于该第一粗化区域的粗化度。

11、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二氮化物半导体叠层相对于氮化物发光层的一面还包括一第二导电性电极接触区域。

12、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第二氮化物半导体叠层上的一反向穿隧接触层，该反向穿隧接触层的电性与该第二氮化物半导体叠层的电性相反。

13、如权利要求1所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第二氮化物半导体叠层上的一反向穿隧接触层，该反向穿隧接触层为一超晶格结构。

14、一种高效率氮化物系发光元件，包括：

一基板；

形成于该基板上的一第一氮化物半导体叠层，其中该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处存在一外延区域及一第一粗化区域，该外延区域至基板间的距离不小于第一粗化区域至基板间的距离；

形成于该外延区域上的一氮化物发光层；以及

形成于该氮化物发光层上的一第二氮化物半导体叠层，其中，该第二氮化物半导体叠层相对于氮化物发光层的一面包括一第二粗化区域。

15、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物半导体叠层包括

一氮化物缓冲层；以及

一第一氮化物接触层。

16、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处还包括一第一导电性电极接触区域。

17、如权利要求16所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离大于第一粗化区域表面至基板间的距离。

18、如权利要求16所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离等于第一粗化区域表面至基板间的距离。

19、如权利要求16所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一导电性电极接触区域表面至基板间的距离小于第一粗化区域表面至基板间的距离。

20、如权利要求16所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第一导电性电极接触区域上的一第一导电性电极。

21、如权利要求20所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第一导电性电极接触区域以及该第一导电性电极之间还包括一第一透明导电层。

22、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第一粗化区域之上还包括一第一透明导电层。

23、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二氮化物半导体叠层相对于氮化物发光层的一面还包括一第二导电性电极接触区域。

24、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第二氮化物半导体叠层上的一反向穿隧接触层，该反向穿隧接触层的电性与该第二氮化物半导体叠层的电性相反。

25、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第二氮化物半导体叠层上的一反向穿隧接触层，该反向穿隧接触层为一超晶格结构。

26、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第二粗化区域之上还包括一第二透明导电层。

27、如权利要求26所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第二透明导电层之上还包括一第二导电性电极。

28、如权利要求23所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，还包括形成于该第二导电性电极接触区域上的一第二导电性电极。

29、如权利要求28所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，于该第二导电性电极接触区域以及该第二导电性电极之间还包括一第二透明导电层。

30、如权利要求8所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一透明导电层包括选自于Al、Ti、Ti/Al、Cr/Al、Ti/Au、Cr/Au、Ni/Au、TiW、TiN、WSi、Au/Ge、氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

31、如权利要求21所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一透明导电层包括选自于Al、Ti、Ti/Al、Cr/Al、Ti/Au、Cr/Au、Ni/Au、TiW、TiN、WSi、Au/Ge、氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

32、如权利要求9或22所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一透明导电层包括选自于Al、Ti、Ti/Al、Cr/Al、Ti/Au、Cr/Au、Ni/Au、TiW、TiN、WSi、Au/Ge、氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

33、如权利要求26所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二透明导电层包括选自于Ni/Au、NiO/Au、Ta/Au、TiWN、TiN、氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

34、如权利要求29所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二透明导电层包括选自于Ni/Au、NiO/Au、Ta/Au、TiWN、TiN、氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

35、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二粗化区域的表面粗化程度Ra为3nm～500nm。

36、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二粗化区域由干蚀刻方式蚀刻所形成。

37、如权利要求14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二粗化区域由外延方式所形成。

38、如权利要求36所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该干蚀刻方式包括选自溅击蚀刻、离子束蚀刻、等离子体蚀刻及反应性离子蚀刻中的至少一种方法。

39、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该基板包括选自蓝宝石、CaN、AlN、SiC、GaAs、GaP、Si、ZnO、MgO及玻璃所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

40、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物半导体叠层包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

41、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该氮化物发光层包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

42、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第二氮化物导电性半导体叠层包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

43、如权利要求2或15所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该氮化物接触层包括选自于AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AIInGaN所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

44、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物导电性半导体叠层的电性为N型，该第二氮化物导电性半导体叠层的电性为P型。

45、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一氮化物导电性半导体叠层的电性为P型，该第二氮化物导电性半导体叠层的电性为N型。

46、如权利要求1或14所述的一种高效率氮化物系发光元件，其中，该第一粗化区域的表面粗化程度Ra为3nm～500nm。

47、一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，包括下列步骤：

选择一基板；

于该基板之上形成一第一氮化物半导体叠层，其中该第一氮化物半导体叠层相对于该基板处存在一外延区域及一第一粗化区域，该外延区域表面至基板间的距离不小于第一粗化区域表面至基板间的距离；

于该外延区域之上形成一氮化物发光层；以及

于该氮化物发光层之上形成一第二氮化物半导体叠层。

48、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第一导电性电极接触区域之上形成一第一导电性电极。

49、如权利要求48所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第一导电性电极接触区域以及该第一导电性电极之间形成一第一透明导电层。

50、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第一粗化区域之上形成一第一透明导电层。

51、如权利要求49所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第一透明导电层之上形成一第一导电性电极。

52、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二氮化物半导体叠层相对于氮化物发光层的一面形成一第二粗化区域。

53、如权利要求52所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二粗化区域之上形成一第二透明导电层。

54、如权利要求53所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二透明导电层之上形成一第二导电性电极。

55、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二氮化物半导体叠层相对于氮化物发光层的一面形成一第二导电性电极接触区域。

56、如权利要求55所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二导电性电极接触区域之上形成一第二导电性电极。

57、如权利要求56所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二导电性电极接触区域以及该第二导电性电极之间形成一第二透明导电层。

58、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二氮化物半导体叠层之上形成一反向穿隧层，该反向穿隧层的电性与该第二氮化物半导体叠层的电性相反。

59、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，还包括于该第二氮化物半导体叠层之上形成一反向穿隧层，该反向穿隧层为一超晶格结构。

60、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，该粗化区域的形成方法为干蚀刻方式。

61、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，该粗化区域的形成方法为湿蚀刻方式。

62、如权利要求60所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，该干蚀刻方式包括选自溅击蚀刻、离子束蚀刻、等离子体蚀刻及反应性离子蚀刻中的至少一种方法。

63、如权利要求47所述的一种高效率氮化物系发光元件的制造方法，其中，该第一粗化区域的表面粗化程度Ra为3nm～500nm。