其Si摻雜濃度5E17?5E18，優(yōu)選1E18。
[0034]接著，在750-900°C環(huán)境下，生長(zhǎng)5?15個(gè)周期的InGaN/GaN多量子阱作為有源層160，其發(fā)射波長(zhǎng)為435nm?465nm。其中InGaN量子阱厚度2?5nm，GaN勢(shì)皇層厚度5?15nm。
[0035]接著，生長(zhǎng)AlGaN勢(shì)皇層170，其中鋁組分5%?25%，厚度5?30nm。
[0036]接著，生長(zhǎng)低溫p型Al InGaN層180作為空穴注入層，厚度20?80nm。
[0037]接著，生長(zhǎng)GaN層，通入二茂鎂進(jìn)行摻雜，形成p型接觸層190。
[0038]最后，通過(guò)芯片加工過(guò)程，制作成倒裝結(jié)構(gòu)或者垂直結(jié)構(gòu)芯片。
[0039]在上述白光發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，量子阱160與空穴注入層180之間隔著較厚的GaN勢(shì)皇層150，空穴一般無(wú)法到達(dá)，其主要是利用有源層在電注入下發(fā)光，發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)位于其上方的量子阱發(fā)射黃光。因此，在注入電流時(shí)主要考慮與有源層匹配即可，以有源層發(fā)射出的藍(lán)光量達(dá)到極大值為最佳。同時(shí)量子阱的吸收轉(zhuǎn)化效率高、不易飽和，色溫不隨注入電流增大而偏離。
[0040]參看圖3，本發(fā)明第二個(gè)較佳實(shí)施例之白光發(fā)光二極管，自下而上包括:襯底210、非摻雜氮化物層220、n型氮化物層(即電子注入層)230、InGaN/GaN應(yīng)變調(diào)節(jié)層240、GaN勢(shì)皇層250、有源層260、AlGaN勢(shì)皇層270、p型氮化物層280(即空穴注入層)和P型接觸層290。本實(shí)施例為正裝結(jié)構(gòu)，光從P型氮化物層280—側(cè)射出。
[0041 ] 在本實(shí)施例中，有源層260的發(fā)射波長(zhǎng)為435nm?465nm，p型氮化物層280采用量子阱結(jié)構(gòu)，其一方面作為空穴注入層，為有源層260提供空穴傳輸，另一方面作為黃光激發(fā)層，吸收來(lái)自有源層發(fā)射出的藍(lán)光，該量子阱吸收光子后，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，新產(chǎn)生的電子空穴對(duì)發(fā)生福射復(fù)合產(chǎn)生黃光，黃光與穿過(guò)該量子講的藍(lán)光混合后，形成白光。該P(yáng)型氮化物層280的量子阱結(jié)構(gòu)相應(yīng)的發(fā)光峰值波長(zhǎng)550?580nm。
[0042]下面結(jié)合具體的制作方法對(duì)上述白光LED結(jié)構(gòu)作詳細(xì)說(shuō)明。
[0043]首先，在一襯底210上依次生長(zhǎng)非摻雜氮化層220、n型半導(dǎo)體層230，相關(guān)內(nèi)容可參照前一實(shí)施例。
[0044]接著，在780?880°C環(huán)境下，生長(zhǎng)3_10個(gè)周期的InGaN/GaN應(yīng)變調(diào)節(jié)層240。
[0045]接著，生長(zhǎng)GaN勢(shì)皇層250，其厚度10?lOOnm。
[0046]接著，在750?90°C環(huán)境下，生長(zhǎng)5?15個(gè)周期的InGaN/GaN多量子阱層作為有源層260，其發(fā)射波長(zhǎng)為435nm?465nm，其中InGaN量子阱厚度2?5nm，GaN勢(shì)皇層厚度5?15nm。
[0047]接著，生長(zhǎng)AlGaN勢(shì)皇層270，其中鋁組分5%-25&，厚度5?30nm。
[0048]接著，在700?800°C環(huán)境下，生長(zhǎng)3~10個(gè)周期的InGaN/GaN量子阱作為p型氮化物層280，其中每個(gè)周期內(nèi)InGaN的厚度范圍3?6nm，GaN厚度范圍5?200nm，量子阱對(duì)應(yīng)的發(fā)光峰值波長(zhǎng)550?580nm。這一層生長(zhǎng)時(shí)通入二茂鎂進(jìn)行摻雜。由于InGaN層的Mg激活能比GaN中的激活能低，因此可以得到更高濃度的空穴濃度。
[0049]接著，生長(zhǎng)GaN層，通入二茂鎂進(jìn)行摻雜，形成P型接觸層290。
[0050]最后，通過(guò)芯片加工過(guò)程，制作成正裝結(jié)構(gòu)芯片，并在襯底210的背部制作反射鏡，光從P型氮化物層280—側(cè)射出。
[0051 ]在本實(shí)施例中，黃光量子阱正好位于LED結(jié)構(gòu)的P型材料中，而Mg在InGaN材料中具有更高的空穴濃度，起到了一舉兩得的效果:一方面黃光量子阱可以被藍(lán)光激發(fā)，另一方面摻雜黃光量子阱能共提供更高的空穴濃度。
[0052]圖4顯示了本發(fā)明的第三個(gè)較佳實(shí)施例白光發(fā)光二極管，與圖2所示的白光LED的區(qū)別在于:在P型氮化物層280插入黃光量子阱，該黃光量子阱可位于P型氮化物層280的底部280a、中間位置280b(即圖4結(jié)構(gòu))或頂部280c。其中黃光量子阱采用InGaN/GaN結(jié)構(gòu)，進(jìn)行P型摻雜，其摻雜濃度為5 X 118Cnf3?lX102Qcm—3。
[0053]圖5顯示了本發(fā)明第四個(gè)較佳實(shí)施例白光發(fā)光二極管，與圖1所述的白光LED的區(qū)別在于:該白光LED為水平結(jié)構(gòu)，在P型氮化物層280的上方設(shè)置黃光量子阱280b，該黃光量子阱280b不進(jìn)行摻雜，此結(jié)構(gòu)同時(shí)作應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例可獲得較高的黃光效率。
[0054]盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是理解的是，本發(fā)明不應(yīng)限于這些示例性實(shí)施例而是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在如下文的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.白光發(fā)光二極管，包括空穴注入層、有源層和電子注入層，所述有源層具有兩個(gè)相對(duì)的表面，分別為出光面和背光面，其特征在于:在所述有源層的出光面之上設(shè)置一量子阱，在電注入下所述有源層發(fā)射藍(lán)光，其發(fā)射出的藍(lán)光一部分穿過(guò)所述量子阱層向外射出，一部分激發(fā)所述量子講發(fā)出黃光，兩者混合后形成白光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層的出光面鄰近所述電子注入層，所述量子阱位于所述有源層與電子注入層之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層與量子阱之間還有一 η型摻雜的勢(shì)皇層。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱的勢(shì)皇層具有η型摻雜，其摻雜深度為5 X 117Cnf3?5Χ 1018cm—3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層的出光面鄰近所述空穴注入層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層與量子阱之間還設(shè)置有一勢(shì)皇層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱位于所述空穴注入層之上方。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱插入所述空穴注入層中。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴注入層和所述量子阱共用同一結(jié)構(gòu)，當(dāng)注入電時(shí)，所述空穴注入層一方面為所述有源層提供空穴傳輸，另一方面吸收來(lái)自所述有源層的光子，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)并發(fā)生輻射復(fù)合發(fā)出黃光。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱具有P型摻雜，其摻雜濃度為5 X 118Cnf3?IXlO20Cnf3011.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:通過(guò)調(diào)整所述量子阱的個(gè)數(shù)，調(diào)節(jié)黃光產(chǎn)生的比例，進(jìn)而調(diào)整白光的色溫。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱的個(gè)數(shù)為3?10個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱為InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN、或InGaN/AlInGaN。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱的皇層厚度為20?200nmo15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于:優(yōu)化所述有源層和量子阱的結(jié)構(gòu)，在電注入下使所述有源層發(fā)射出的藍(lán)光量達(dá)到極大值。16.白光發(fā)光二極管的制作方法，提供一具有至少具有空穴注入層、有源層和電子注入層的外延結(jié)構(gòu)，所述有源層具有兩個(gè)相對(duì)的表面，分別為出光面和背光面，其特征在于:在所述有源層的出光面之上設(shè)置一量子阱，在電注入下所述有源層發(fā)射藍(lán)光，其發(fā)射出的藍(lán)光一部分穿過(guò)所述量子講層向外射出，一部分激發(fā)所述量子講發(fā)出黃光，兩者混合后形成白光。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的白光發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于:優(yōu)化所述有源層和量子阱的結(jié)構(gòu)，在電注入下使所述有源層發(fā)射出的藍(lán)光量達(dá)到極大值。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的白光發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于:通過(guò)調(diào)整所述空穴注入層的量子阱個(gè)數(shù)，調(diào)節(jié)黃光產(chǎn)生的比例，進(jìn)而調(diào)整白光的色溫。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種芯片級(jí)的白光發(fā)光二極管及其制作方法，通過(guò)在正常的藍(lán)光量子阱的上面或者下面形成由量子阱構(gòu)成的黃光激發(fā)層，利用藍(lán)光量子阱發(fā)出的部分藍(lán)光激發(fā)黃光激發(fā)層發(fā)出黃光，混合后形成白光，實(shí)現(xiàn)無(wú)熒光粉的白光芯片。在本發(fā)明中，利用有源層在電注入下發(fā)射藍(lán)光，發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)黃光量子阱發(fā)射黃光，在注入電流時(shí)主要考慮與有源層匹配即可，以有源層發(fā)射出的藍(lán)光量達(dá)到極大值為最佳。同時(shí)黃光量子阱的吸收轉(zhuǎn)化效率高、不易飽和，混合產(chǎn)生的白光色溫不隨注入電流增大而偏離。
【IPC分類】H01L33/04, H01L33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105552183
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511014112
【發(fā)明人】朱學(xué)亮, 張潔, 邵小娟, 杜成孝, 劉建明, 徐宸科
【申請(qǐng)人】廈門(mén)市三安光電科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日