[發明專利]用于制造單片白光二極管的方法

有效

• 申請號: 201480010604.2
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN105051917B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: G·納塔夫;P·德米里;S·舍諾
• 申請（專利權）人: 國家科學研究中心
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/08;H01L21/02
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

技術領域

本發明涉及發光二極管及其相關制造方法的技術領域。特別地，本發明涉及發射白光的發光二極管的領域。

背景技術

根據文獻US 2006/0049415，單片發光二極管是已知的，其適合于在可見光譜發光，例如白光或者例如預定顏色的光。

這種單片發光二極管包括：

-藍寶石襯底1，

-在藍寶石襯底1上的氮化鎵(在下文中稱作“GaN”)緩沖層2A、2B，

-在GaN緩沖層上的n型摻雜氮化鎵(在下文中稱作“n-GaN”)層2C，

-在n-GaN層2C上的金屬接觸部3，

-銦鎵氮InGaN類型(下文中稱作“InGaN”)的量子阱和GaN勢壘層的堆疊4，

-在GaN/InGaN堆疊上的p型摻雜氮化鎵(在下文中稱作“p-GaN”)層6，

-在p-GaN層6上的金屬接觸部7。

量子阱堆疊由在藍光區(4B、4K、4M)或者在綠光區(4D、4F、4H)發光的量子阱和GaN勢壘層(4A、4C、4E、4G、4J、4L、4N)的交替疊加而構成。以不同的顏色發光的量子阱的堆疊能夠獲得白光。

然而，由于在綠光區發光的量子阱的內量子效率低于在藍光區發光的量子阱的內量子效率，所以所獲得的白光的品質(或“CRI”，顯色指數的縮寫)較差。結果為趨向于藍色的“發白的”光。當為了增加二極管的光功率而增加注入電流時，這種現象會加重：因此很難對這種二極管的發光光譜進行控制，其中量子阱僅向單一的電激發源暴露。最后，由于制造這種堆疊需要的溫度循環的升高，所以很難在不損害這樣堆疊的整體結構的情況下制造在不同的波長發光的量子阱堆疊。特別地，制造二極管的最后一個步驟，即在量子阱堆疊上形成層p，由于層p通常在高于1000℃的溫度下外延生長，因而可能會損壞具有非常高的銦含量的量子阱(綠光的阱)。

本發明的一個目標是提供一種新的發光二極管類型，以及新的相關制造方法，從而能夠減輕前述缺陷中的至少一個。

發明內容

為了這個目的，本發明提供一種用于制造發光二極管的方法，所述方法包括在支撐物的正面制備發光層的步驟，所述發光層包括至少兩個在不同波長發光的相鄰量子阱，所述量子阱與支撐物的正面相接觸。

在本發明的文本中，術語“相鄰的量子阱”應理解為意指并排布置而不是堆疊的在不同波長發光的至少兩種類型的量子阱，即布置在發光二極管的生長軸線A-A’上的一個即相同的水平，所述量子阱優選為互相接觸。

上文描述的方法的優選但非限制性的方面如下所述：

沉積發光層的步驟包括下述子步驟，所述子步驟包括局部地改變支撐物的背面的溫度，使得支撐物的正面包括至少兩個處于不同溫度的區域；這使得在不同的溫度區域的每個上形成的量子阱中結合的銦的量能夠改變，

沉積發光層的步驟包括下述子步驟，所述子步驟包括在各自的區域生長每個量子阱；有益地，同一支撐物能夠包括數個處于第一溫度的區域和數個處于第二溫度的區域，兩個處于第一溫度的面對的區域被一個處于第二溫度的區域分隔，

局部地改變支撐物的加熱溫度的子步驟包括在支撐物的背面加熱支撐物，所述支撐物在其背面包括至少一個島；這能夠獲得包括不同溫度的區的支撐物，

該方法包括制備支撐物的步驟，所述制備支撐物的步驟包括在支撐物的背面形成至少一個圖形；

制備支撐物的步驟包括形成多個圖形，以獲得具有包括臺階的雉堞狀背面的支撐物；

制備支撐物的步驟包括形成多個圖形，以獲得具有包括不同厚度和/或表面面積的臺階的雉堞狀背面的支撐物；

制備步驟包括在支撐物的背面對支撐物進行蝕刻，以形成至少一個溝槽；

制備步驟包括在支撐物的背面沉積材料，以在支撐物的背面形成至少一個島；

該方法進一步包括下述步驟：

-在襯底上沉積電子輸運層，

-在發光層上沉積電子阻擋層，例如鋁氮鎵AlGaN層，

-在發光層上沉積空穴輸運層，

-形成金屬接觸部，以使二極管能夠連接至電源。

有益地，可以通過下述方式實現每個量子阱的生長：

-通過銦、鋁、鎵和氮的氣體前驅物進行有機金屬氣相外延，或者

-通過包括銦、鋁、鎵和氮的元素源進行分子束外延。

本發明還涉及一種包括在支撐物的正面的發光層的發光二極管，所述發光層包括在不同波長發光的至少兩個相鄰量子阱，所述量子阱與支撐物的正面相接觸。

上文所述的二極管的優選但非限制性的方面如下所述：