专利名称：白光发光二极管及其制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种白光发光二极管及其制作方法，特别借由二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)得以将黄光二极管及蓝光二极管可一次完成长晶动作。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种固态的半导体组件，利用电流通过时二极管内产生的二个载子(分别为带负电的电子与带正电的电洞)的相互结合，将能量以光的形式释放。由于只要在发光二极管组件两端通入极小电流的便可发光，且属于冷光发光，不同于传统钨丝灯泡的热发光原理，具有亮度高、体积小、耗电量小、发热量少和寿命长等优点。
传统发光二极管的发光特性皆以单一主波峰(signle peakwavelength)及狭窄半高宽(full width of half maximum，FWHM)为诉求，所以发光二极管所发射的光线皆是很纯的单一颜色光，例如砷化铝镓发光二极管发红色光、磷化镓发光二极管发绿色光。另外，透过使用不同的材料系统，或同一材料系统但不同组成比例，可制作出不同颜色不同亮度的发光二极管，例如调变磷砷化镓材料中的磷和砷的组成比，或磷化铝镓铟中的铝、镓和铟的组成比，皆可制作涵盖红、黄、绿三色的高亮度发光二极管。上述各种材料所组成及选用的结构和制作方法所做出的发光二极管均只发出很纯(半高宽很窄)的单色光(单一主波峰)。
自从发光二极管发明迄今以来，人们一直在努力实现以发光二极管作为照明光源，随着发光二极管制造技术的不断进步和新型材料的开发及应用，尤其是白光发光二极管的出现，使得发光二极管应用领域逐渐跨足至高效率照明光源市场。与白炽钨丝灯泡及荧光灯相比，白光发光二极管具有体积小(多颗、多种组合)、发热量低(没有热幅射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(1万小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收，没有污染，有[绿色照明光源]的称)、可平面封装且易开发成轻薄短小产品等优点以及没有白炽灯泡的缺点(高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染)，是被业界看好在未来10年内，成为替代传统照明器具的一大潜力商品。
在白光发光二极管的制成技术中，主要是利用颜色的混合来达到形成白光的效果，以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光的混合，例如组合单色的黄光和蓝光，透过调整发光强度的比例，混合此二种色光达到形成白光的效果；也可由组合红光、绿光和蓝光，透过调整发光强度的比例，混合此三种色光达到白光的效果。
在上述白光发光二极管的制作技术中，二波长混合光(黄光和蓝光)，是在蓝光晶粒上涂一层乙铝石榴石荧光粉(yttrium aluminum garnet，YAG)，利用蓝光发光二极管激发乙铝石榴石荧光粉，以产生与蓝光互补的黄光，再利用透镜原理，将互补的黄光和蓝光予以混合，得到所需的白光。请参照图1，是显示此白光发光二极管的结构剖面图，该白色发光二极管灯泡是利用一颗氮化镓蓝色发光二极管晶粒12和YAG荧光材料14组合而成，发光二极管晶粒12具有一阴极及一阳极在其表面，发光二极管晶粒12置于金属接脚13上的凹槽(cavity)17中，并将发光二极管晶粒12的二表面电极分别连接至金属接脚13及金属接脚15，再以荧光材料14覆盖填充金属接脚13上的凹槽17中，最后再以封装材料16将整个晶粒12连同金属接脚13、15的端部封装固定。
当电流从负极流至正极时，氮化镓发光二极管晶粒12发出波长接近460nm的蓝光。一部分的蓝光通过YAG荧光材料14至外部，而其它留滞在YAG荧光材料14的蓝光则被YAG荧光材料14所吸收，进一步转换成具较长波长(550nm)的黄光。由YAG荧光材料14所发出的黄光(荧光)及氮化镓发光二极管晶粒12所发出的蓝光自然的混合而产生白光，请参照图2，是显示此白光发光二极管的发光示意图。虽然利用氮化镓发光二极管加YAG荧光材料可以达到产生白光的目的，不过这样的作法有几项缺点存在。首先便是由于借由YAG吸收蓝光使的转换成黄光，部分能量被YAG吸收而未转换成光，使得氮化镓加上YAG的二极管结构其外部量子效率由原本氮化镓发光二极管的5％左右，下降为3％左右，连带降低发光效率及亮度。且由于YAG的转换效率约10％，如此低的效率若欲维持黄光与蓝光的比例以求能混合出所需白光，YAG荧光材料的组成势必增加，导致YAG荧光材料厚度变厚，而厚的YAG荧光材料层将降低组件发光效率及亮度，使外部量子效率更差。且荧光粉本身有寿命(life time)衰退的缺点，导致发光色温随着使用时间增加而不易控制，将造成产品使用一定年限后产生色偏，因而此种白色发光二极管的寿命也相对地受到了限制。
相较于上述单芯片(single chip)型的白光发光二极管，另一种多芯片(multi chip)白光发光二极管则是将红、绿、蓝三种发光二极管形成同一组件，利用三原色混合来产生白光。这种方式由于红、绿、蓝三种发光二极管其半导体材质彼此差异极大，因此驱动电路的设计也变得极为烦琐复杂，因为若有三颗芯片，就必须针对三颗芯片的电阻、电压等加以控制，因此量产将受到极大限制。且发出红、绿、蓝的三种发光层其个别发光效率不易匹配，故其不易形成高效率的白光发光二极管。更因为三颗芯片的衰减速率不同，使用一段时间后将产生色偏，使光的品质变差，因此采用单芯片(single chip)方式较多芯片(multi chip)来的可行。
一种利用紫外光发光二极管(UV LED)激发的白光发光二极管也被提出来。由于紫外线(UV)发光二极管组件其外部量子效率可超过20％以上，若以此来激发三波长荧光体，便可得到高效率的白光发光二极管。但由于紫光放出的能量极高，且紫外光易使封制材料(塑料)变质及荧光粉劣化等问题，使得此种组件使用寿命大幅降低。
而在美国专利第6,337,536号中也揭露出一种利用硒化锌(ZnSe)为基板的白光发光二极管，请参照图3，是显示此白光发光二极管的结构剖面图。其利用包含硒化锌与Zn1-xCdxSe的多层结构发出蓝光，来激发硒化锌基板的发光中心而产生黄光，混合后获得白色光，请参照图4，是显示此白光发光二极管的发光示意图。但是其利用硒化锌基板吸收来至发光层所发出的光而由硒化锌基板激发出另一固定颜色的光，故其不易组合成适当色温的白光发光二极管，且其发光效率较一般二极管产品来的低，产品寿命也需进一步改善。
发明内容
有鉴于此，本发明另提供一种白光发光二极管及其制作方法，借由二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)将其具有两个发光部分于一单芯片(single chip)上，且可一次完成长晶动作，各自发出蓝光及黄光，在自然混合后可获致白光，可免除上述习知的白光发光二极管其寿命较短、结构复杂及发光效率不佳等问题，且蓝光及黄光为各别发光，使发光效率更易匹配。
本发明所提供一种白光发光二极管及其制作方法，借由二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)，可于不同的基底上形成白光发光二极管，有别于习知白光发光二极管只能在固定基底形成的技术，且可利用上述缓冲层降低二极管组件中各磊晶层之间的晶格不匹配(latticemismatch)，使各磊晶层之间的晶格更加匹配，以降低二极管组件中的线缺陷，提供具完美结晶度的白光发光二极管。
为获致上述的目的，本发明所述的白光发光二极管，其至少包括一第一导电性电极、一基底、一第一发光部分、至少二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)、一第二发光部分及一第二导电性电极。上述基底与上述第一导电性电极形成电接触。上述第一发光部分第一型束缚层、一第一发光部分活性层及一第一发光部分第二型束缚层依序形成于上述基底上，且构成第一发光部分。上述缓冲层区形成于上述第一发光部分第二型束缚层之上，该缓冲层区是由一层或一层以上的缓冲层所构成。第二发光部分中的第一型束缚层、活性层及第二型束缚层依序形成于上述缓冲层区上。第二导电性电极与上述第二发光部分第二型束缚层形成电接触。
当外加一电位差于第二导电性电极流及该第一导电性电极之间时，产生一电流，此电流通过该第二发光部分、缓冲层区、及一第一发光部分，使该第一发光部分活性层发出第一波长范围的光线、该第二发光部分活性层发出第二波长范围的光线，利用此第一波长范围的光线及第二波长范围的光线自然混合而获致白光。
本发明亦关于上述的白光发光二极管其制造方法，至少包括以下步骤提供一基底，其与一第一导电性电极接触；依序形成一第一发光部分第一型束缚层、一第一发光部分活性层及一第一发光部分第二型束缚层于上述基底上，以构成第一发光部分；形成至少二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)于上述第一发光部分第二型束缚层之上；依序形成一第二发光部分第一型束缚层、一第二发光部分活性层及一第二发光部分第二型束缚层于上述缓冲层区上，以构成第二发光部分，最后形成一第二导电性电极于上述第二发光部分第二型束缚层部分表面上。
基于本发明的另一目的，本发明所述的基底，其上更可形成至少二层呈梯度变化的缓冲层(BxGa1-xP及InxGa1-xN)。
本发明的特征在于本发明所述的白光发光二极管为单芯片(singlechip)型白光发光二极管，且其同时具有第一发光部分及第二光发部分于单芯片上，可各自发出蓝色波长及黄色波长的光，自然混合后便能获致白光。本发明所述的白光发光二极管所发出的蓝光及黄光皆由二极管本身所发出，无需利用刺激其它介质(荧光粉或是硒化锌基板)来发出黄光。
本发明的另一特征在于本发明所述的白光发光二极管利用至少至少二层呈梯度变化的缓冲层区(BxGa1-xP及InxGa1-xN)设置于二极管基底与第一发光部分之间、第一发光部分与第二发光部分之间或是同时设置，且该缓冲层区的晶格常数呈现梯度变化。靠近基底的缓冲层区底部具有一第一晶格常数与基底的晶格常数略为相近，此晶格常数再递增或递减，以趋近缓冲层区表面所具有的第二晶格常数，且使第二晶格常数与第一发光部分第一型束缚层的晶格常数略为相近。另一方面，靠近第一发光部分的缓冲层区底部具有一第三晶格常数与第一发光部分第二型束缚层的晶格常数略为相近，此晶格常数再递增或递减，以趋近缓冲层区表面所具有的第四晶格常数，且使第四晶格常数与第二发光部分第一型束缚层的晶格常数略为相近。
图1及图2是显示习知的白光发光二极管的结构剖面图及发光示意图。
图3及图4是显示另一习知的白光发光二极管的结构剖面图及发光示意图。
图5是显示根据本发明白光发光二极管结构的一较佳实施例结构剖面图。
图6是显示根据本发明的一较佳实施例的白光发光二极管剖面图。
图7是显示根据本发明的另一较佳实施例的白光发光二极管剖面图。
图8是显示根据本发明白光发光二极管结构的另一较佳实施例结构剖面图。
图号说明12-晶粒； 13、15-金属接脚；14-荧光材料； 16-封装材料；17-凹槽； 21-二极管；22-磊晶发光材料； 23、25-金属接脚；24-锌化硒基板； 26-封装材料；100-基底；110-第一缓冲层区；120-第一发光部分；122-第一发光部分第一型束缚层；124-第一发光部分活性层；126-第一发光部分第二型束缚层；130-缓冲层区； 140-第二发光部分；142-第二发光部分第一型束缚层；144-第二发光部分活性层124；146-第二发光部分第二型束缚层；150-第二缓冲层区； 200-第一导电性电极；300-第二导电性电极；C1-第一晶格常数；C2-第二晶格常数； C3-第三晶格常数；C4-第四晶格常数；E-二极管的电激发光；B-蓝色波长的光；F-荧光材料被激发产生的光；
Y-黄色波长的光。
具体实施例方式
本发明的白色发光二极管主要是利用单一发光二极管发出蓝光波及黄光波长的光，借以合成白色光。基本上，若欲以两种不同的主波峰合成白光，则一般是采用波长约为430nm的蓝色光及波长约为560nm的黄色光。
以下请配合参照图5的白光发光二极管结构剖面图，以详细说明本发明。
本发明所述的白光发光二极管结构其一较佳实施例，请参照图5，可至少包括一基底100、一第一发光部分第一型束缚层122形成于该基底100之上、一第一发光部分活性层124及一第一发光部分第二型束缚层126依序形成于上述第一发光部分第一型束缚层122上，且第一发光部分第一型束缚层122、第一发光部分活性层124及第一发光部分第二型束缚层126构成第一发光部分120。
一缓冲层区130形成于上述第一发光部分第二型束缚层126之上，该缓冲层区130可由一层或一层以上的缓冲层所构成。一第二发光部分第一型束缚层142、一第二发光部分活性层144及一第二发光部分第二型束缚层146依序形成于上述缓冲层区130上，且第二发光部分第一型束缚层142、第二发光部分活性层144及第二发光部分第二型束缚层146构成第二发光部分140。当电流通过第一发光部分120时，第一发光部分活性层124发出一第一波长的光，而当电流通过第二发光部分140时，第一发光部分活性层144发出一第二波长的光。当第一波长的光与第二波长的光混合时可获致白光。
上述的结构可更包括使缓冲层区130的晶格常数呈现梯度(grading)变化，在一较佳实施例中，可以使缓冲层区130底部的晶格常数与第一发光部分第二型束缚层126表面具有的第一晶格常数(C1)相近，而缓冲层区130的晶格常数逐渐变化，使缓冲层区130表面的晶格常数相近于第二发光部分第一型束缚层142底部所具有的一第二晶格常数(C2)。简言的，缓冲层区130的晶格常数是由第一晶格常数(C1)逐渐改变至第二晶格常数(C2)。其中，缓冲层区130的晶格常数的梯度变化例如可借由调整缓冲层区的组成比例以达成。
本发明所述的白光发光二极管是具有一第二导电性电极300与上述白光发光二极管结构的第二发光部分第二型束缚层146做电接触，及具有一第一导电性电极200与上述白光发光二极管结构的基板100做电接触，请参照图6，是显示一较佳实施例的白光发光二极管。在某些较佳实施例中，本发明所述的白光发光二极管其第一导电性电极200也可为形成于第一发光部分第一形束缚层或是缓冲层区上，使第一导电性电极与第一发光部分第一形束缚层或是缓冲层区形成电接触，请参照图7，是显示另一较佳实施例的白光发光二极管。上述与基板形成电接触的第一导电性电极，可为金属接点、金属层、金属接脚或任何可做为二极管电极接触端的电导平台(接点)，不过此处为了简化图式，仅以电极接触端表示的。
以下再配合参照图5，举例说明适用于本发明的各层材质组合。
例1参照图2所示，基底100可为砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、硅(Si)或碳化硅(3C-sic)，上述第一发光部分第一型束缚层122可为磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物，上述第一发光部分活性层124可为磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物，上述第一发光部分第二型束缚层126可为磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物，其表面具有一第一晶格常数C1。上述缓冲层区130可为一由BxGa(1-x)P所构成的第一缓冲层及一由InyGa(1-y)N所构成的第二缓冲层，其中0≤x≤1、0≤y≤1，且第二缓冲层是形成于第一缓冲层与第二发光部分第一型束缚层底部相邻。上述x可由0至1，以使缓冲层区130底部的晶格常数与第一晶格常数C1相近及使第一缓冲层与接壤的第二缓冲层的晶格常数相近。
而上述第二发光部分第一型束缚层可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物，其表面具有一第一晶格常数C1。上述的y可由0至1，以使缓冲层区130表面的晶格常数与第二晶格常数C2相近及使第二缓冲层与接壤的第一缓冲层的晶格常数相近。上述第二发光部分活性层可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物，以及上述第二发光部分第二型束缚层可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物。
当电流通过第一发光部分120时，由磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物所构成的第一发光部分活性层124会发出一黄色波长的光(波长约560nm)，而当电流通过第二发光部分140时，由氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物构成的第二发光部分活性层144会发出一蓝色波长的光(波长约430nm)。当黄色波长的光与蓝色波长的光自然混合时可获致白光。
本发明上述的白光发光二极管，在上述白光发光二极管结构除第一发光部分及第二发光部分之间包括一第二缓冲层区，其基板及第一发光部分之间，更可包括一第一缓冲层区，请参照图8。如上所述的白光发光二极管结构可至少包括一基底100、一第一缓冲层区110、一第一发光部分第一型束缚层122形成于该第一缓冲层区110之上、一第一发光部分活性层124及一第一发光部分第二型束缚层126依序形成于上述第一发光部分第一型束缚层122上，一第二缓冲层区150形成于上述第一发光部分第二型束缚层126之上，该第二缓冲层区150可由一层或一层以上的缓冲层所构成。一第二发光部分第一型束缚层142、一第二发光部分活性层144及一第二发光部分第二型束缚层146依序形成于上述第二缓冲层区150上。
上述的结构可使第一缓冲层区110的晶格常数呈现梯度(grading)变化，在一较佳实施例中，可以使第一缓冲层区130的晶格常数由基板100所具有的第一晶格常数(C1)逐渐改变至第一发光部分第一型束缚层122所具有的第二晶格常数(C2)；可以使第二缓冲层区150的晶格常数由第一发光部分第二型束缚层126所具有的第三晶格常数(C3)逐渐改变至第二发光部分第一型束缚层142所具有的第四晶格常数(C4)以下再配合参照图7，举例说明本发明及适用于本发明的各层材质组合。
例2参照图7所示，基底100可为硅(Si)或碳化硅(3c-sic)，其具有一第一晶格常数C1。在上述基底形成一第一缓冲层区110，第一缓冲层区110可为由BnGa(1-n)P所构成的第一缓冲层及InmGa(1-m)N所构成的第二缓冲层所构成，其中0≤n≤1、0≤m≤1。上述的n可由0至1，以使第一缓冲层区110底部的晶格常数与第一晶格常数C1相近及使第一缓冲层与接壤的第二缓冲层的晶格常数相近。形成一第一发光部分第一型束缚层122于第一缓冲层区110上，其表面具有一第二晶格常数C2。上述的m可由0至1，以使第一缓冲层区110表面的晶格常数与第二晶格常数C2相近及使第二缓冲层与接壤的第一缓冲层的晶格常数相近。第一发光部分第一型束缚层122可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物。以上述第一缓冲层区110为蚀刻停止层，选择性蚀刻上述第一发光部分第一型束缚层122，以露出部分的上述第一缓冲层区110，并形成一第一导电性电极200于其部分表面上。
形成一第一发光部分活性层124于上述第一发光部分第一型束缚层122上，第一发光部分活性层124可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物。形成一第一发光部分第二型束缚层126于第一发光部分活性层124上，第一发光部分第二型束缚层126可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物，其表面具有一第三晶格常数C3。接着，形成一第二缓冲层150于第一发光部分第二型束缚层126上。上述第二缓冲层区是包括一由InyGa(1-y)N所构成的第一缓冲层及一由InxGa(1-x)P所构成的第二缓冲层，其中0≤x≤1、0≤y≤1，且第一缓冲层是形成于第二缓冲层下与第一发光部分第二型束缚层126相邻。上述的y可由0至1，以使第二缓冲层区150底部的晶格常数与第三晶格常数C3相近及使第一缓冲层与接壤的第二缓冲层的晶格常数相近。
形成一第二发光部分第一型束缚层142于上述第二缓冲层区150上，而上述第二发光部分第一型束缚层142可为磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物，其表面具有一第四晶格常数C4。上述的x可由0至1，以使第二缓冲层区150表面的晶格常数与第四晶格常数C4相近及使第二缓冲层与接壤的第一缓冲层的晶格常数相近。依序形成第二发光部分活性层144及第二发光部分第二型束缚层146于第二发光部分第一型束缚层142上，第二发光部分活性层144可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物，而第二发光部分第二型束缚层146可为氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物。形成一第二导电性电极300于上述第二发光部分第二型束缚层146部分表面上。
当电流通过第一发光部分120时，由氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物所构成的第一发光部分活性层124会发出一蓝色波长的光(波长约430nm)，而当电流通过第二发光部分140时，由磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物构成的第二发光部分活性层144会发出一黄色波长的光(波长约560nm)。当黄色波长的光与蓝色波长的光自然混合时可获致白光。
以下说明形成BnGa(1-n)P做为缓冲层的一较佳实施例。首先，基底可先以适当化学溶液清洗，接着在H2气氛下，将基底加热至适当温度，例如900-1180℃，较佳为1030℃，利用卤化物气相磊晶法(halide vaporphase epitaxy)，以H2作为承载气体(carrier gas)，氯化硼(BCl3)、三甲基镓(trimethyl gallium；TMG)与氯化磷(PCl3)或是氯化硼(BCl3)、三甲基镓(trimethyl gallium；TMG)与磷化氢(PH3)作为前驱物。于温度约1000℃上下进行高温磷化硼层磊晶，反应约60分钟，其厚度约为4560nm。
借由改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例的多层堆栈层BnGa(1-n)P，使晶格常数呈现梯度变化。此方法所形成的BnGa(1-n)P缓冲层是为高温BnGa(1-n)P缓冲层。然而，本发明亦可于该高温BnGa(1-n)P缓冲层与基底之间设置一低温磷化硼(BP)缓冲层，该低温磷化硼(BP)缓冲层是于温度约300℃之下形成。
而缓冲层InyGa1-yN可利用MOVCVD法制成，例如以三甲基铟(trimethyindium；TMIn)、三甲基镓(trimethyl gallium；TMG)以及NH3为前驱物而形成，借由改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例的多层堆栈层InyGa1-yN。
再者，缓冲层InxGa1-xP可利用MOVCVD法制成，例如以三甲基铟(trimethy indium；TMIn)、三甲基镓(trimethyl gallium；TMG)以及磷化氢(PH3)为前驱物而形成，借由改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例的多层堆栈层InxGa1-xP。
以下说明形成第一型束缚层的一较佳实施方式。形成磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物的前驱物可包括三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)与三甲基铟((CH3)3In)及磷化氢(PH3)当作未反应材料、形成氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物的前驱物可包括三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)与三甲基铟((CH3)3In)及氮化氢(NH3)当作未反应材料，利用减小压力的MOCVD法形成磷化铝镓铟是化合物。反应时供应H2与N2气体，温度例如约为500-800℃下，可使用二乙基锌((C2H5)2Zn)当作锌的掺杂来源，或使用硒化氢(H2Se)当作掺杂物的反应材料。
另外，活性层同样可利用MOVCVD法，例如以三甲基铝(trimethyaluminum；TMAl)、三甲基铟(trimethy indium；TMIn)、三甲基镓(trimethyl gallium；TMG)以及氮化氢(NH3)(或磷化氢(PH3))为前驱物而形成，反应时供应H2与N2气体，温度例如约为500-800℃下。较佳者可借由改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例的多层堆栈层。
第二型束缚层例如可形成磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物，前驱物可包括三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)与三甲基铟((CH3)3In)及磷化氢(PH3)当作未反应材料，或形成氮化铝镓铟(AlGaInN)是化合物，前驱物可包括三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)与三甲基铟((CH3)3In)及氮化氢(NH3)当作未反应材料，利用减小压力的MOCVD法形成磷化铝镓铟是化合物。反应时供应H2与N2气体，温度例如约为500-800℃下，可例如以镁(Mg)掺杂成p型导电型态，或者例如以硫(S)掺杂成n型导电型态。
根据本发明所述的白光发光二极管及其制造方法，本发明具有以下的优点1.本发明的白色发光二极管是二极管本身通电流后即可发出二波长的光，再后混合可获致白光，无需结合荧光材料或其它激发介质，因此不会因为荧光材料或其它激发介质的寿命而影响二极管的表现。
2.本发明所述的白光发光二极管两发光部分皆形成于单颗二极管上，为单芯片(single chip)型白光发光二极管，驱动电路设计容易，不需借由组合多颗发光二极管，可大大地降低生产成本，并降低包装及电路控制的困难。
3.由于用来混合成白光的波长皆由白光发光二极管本身自行发出，而二极管的发光色温不易随着使用时间而改变，且发光效率易匹配，所以本发明的白光发光二极管的光波长易于控制，不会像利用激发介质所得的二极管，其光波长易随温度或操作电压增加(减少)而改变。
4.本发明的白光发光二极管，其利用不同的基底(导电或不导电皆可)上形成白光发光二极管，有别于习知白光发光二极管只能在固定基底形成的技术，且可利用缓冲层降低二极管组件中各磊晶层之间的晶格不匹配(lattice mismatch)，使各磊晶层之间的晶格更加匹配，以降低二极管组件中的线缺陷，提供具完美结晶度的白光发光二极管。
权利要求
1.一种白光发光二极管，其至少包括一第一导电性电极；一基底，与上述第一导电性电极形成电接触；一第一发光部分第一型束缚层、一第一发光部分活性层及一第一发光部分第二型束缚层依序形成于上述基底上，且构成第一发光部分；一第一缓冲层区形成于上述第一发光部分第二型束缚层之上，该第一缓冲层区是由一层或一层以上的缓冲层所构成；一第二发光部分第一型束缚层、一第二发光部分活性层及一第二发光部分第二型束缚层依序形成于上述第一缓冲层区上，且构成第二发光部分；以及一第二导电性电极与上述第二发光部分第二型束缚层形成电接触，当外加一电位差于第二导电性电极流及该第一导电性电极之间时，产生一电流，此电流通过第二发光部分、缓冲层区、及第一发光部分，使该第一发光部分活性层发出第一波长范围的光线、该第二发光部分活性层发出第二波长范围的光线，且借由该第一波长范围的光线及第二波长范围的光线混合获致白光。
2.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其中上述基底及上述第一发光部分第一型束缚层之间更存在一第二缓冲层。
3.根据权利要求2所述的白光发光二极管，其中上述第一缓冲层及上述第二缓冲层的上下接面晶格常数分别匹配于上述第一发光部分第二型束缚层表面、上述第二发光部分第一型束缚层底部、上述基底表面及上述第一发光部分第一型束缚层底部的晶格常数。
4.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其中上述基底包括砷化镓(GaAs)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、硅(Si)或碳化硅(3C-sic)；上述第一发光部分及第二发光部分包括磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物；以及上述第一或第二缓冲层区是包括一由BxGa(1-x)P及InyGa(1-y)N所构成，其中0≤x≤1、0≤y≤1。
5.一种白光发光二极管的制作方法，至少包括下列步骤提供一基底，其与一第一导电性电极接触；依序形成一第一发光部分第一型束缚层、一第一发光部分活性层及一第一发光部分第二型束缚层于上述基底上，以构成第一发光部分；形成一缓冲层区于上述第一发光部分第二型束缚层之上；依序形成一第二发光部分第一型束缚层、一第二发光部分活性层及一第二发光部分第二型束缚层于上述缓冲层区上，以构成第二发光部分；以及形成一第二导电性电极于上述第二发光部分第二型束缚层部分表面上。
6.根据权利要求5所述白光发光二极管的制作方法，其中上述基底及上述第一发光部分第一型束缚层之间更存在一第二缓冲层。
7.根据权利要求6所述白光发光二极管的制作方法，其中上述第一缓冲层及上述第二缓冲层的上下接面晶格常数分别匹配于上述第一发光部分第二型束缚层表面、上述第二发光部分第一型束缚层底部、上述基底表面及上述第一发光部分第一型束缚层底部的晶格常数。
8.根据权利要求5所述白光发光二极管的制作方法，其中上述基底包括砷化镓(GaAs)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、硅(Si)或碳化硅(3C-sic)；上述第一发光部分及第二发光部分包括磷化铝镓铟(AlGaInP)是化合物；以及上述第一或第二缓冲层区是包括一由BxGa(1-x)P及InyGa(1-y)N所构成，其中0≤x≤1、0≤y≤1。
全文摘要
本发明是揭露一种白光发光二极管及其制作方法，此二极管包含一第一导电性电极、一基底、一第一发光部分、二层呈梯度变化的缓冲层区(B
文档编号H01L33/00GK1534801SQ0312143
公开日2004年10月6日 申请日期2003年3月27日 优先权日2003年3月27日
发明者赖穆人, 刘家呈, 章烱煜 申请人:威凯科技股份有限公司