用于制造单片白光二极管的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管及其相关制造方法的技术领域。特别地，本发明涉及发射白光的发光二极管的领域。
【背景技术】
[0002]根据文献US 2006/0049415，单片发光二极管是已知的，其适合于在可见光谱发光，例如白光或者例如预定颜色的光。
[0003]这种单片发光二极管包括:
[0004]-蓝宝石衬底I，
[0005]-在蓝宝石衬底I上的氮化镓(在下文中称作“GaN”)缓冲层2A、2B，
[0006]-在GaN缓冲层上的η型掺杂氮化镓(在下文中称作“n_GaN”)层2C，
[0007]-在η-GaN层2C上的金属接触部3，
[0008]-铟镓氮InGaN类型(下文中称作“InGaN”)的量子阱和GaN势皇层的堆叠4，
[0009]-在GaN/InGaN堆叠上的p型掺杂氮化镓(在下文中称作“p_GaN”)层6，
[0010]-在ρ-GaN层6上的金属接触部7。
[0011]量子阱堆叠由在蓝光区(4B、4K、4M)或者在绿光区(4D、4F、4H)发光的量子阱和GaN势皇层(4A、4C、4E、4G、4J、4L、4N)的交替叠加而构成。以不同的颜色发光的量子阱的堆叠能够获得白光。
[0012]然而，由于在绿光区发光的量子讲的内量子效率低于在蓝光区发光的量子讲的内量子效率，所以所获得的白光的品质(或“CRI”，显色指数的缩写)较差。结果为趋向于蓝色的“发白的”光。当为了增加二极管的光功率而增加注入电流时，这种现象会加重:因此很难对这种二极管的发光光谱进行控制，其中量子阱仅向单一的电激发源暴露。最后，由于制造这种堆叠需要的温度循环的升高，所以很难在不损害这样堆叠的整体结构的情况下制造在不同的波长发光的量子阱堆叠。特别地，制造二极管的最后一个步骤，即在量子阱堆叠上形成层P，由于层P通常在高于100tC的温度下外延生长，因而可能会损坏具有非常高的铟含量的量子阱(绿光的阱)。
[0013]本发明的一个目标是提供一种新的发光二极管类型，以及新的相关制造方法，从而能够减轻前述缺陷中的至少一个。
【发明内容】
[0014]为了这个目的，本发明提供一种用于制造发光二极管的方法，所述方法包括在支撑物的正面制备发光层的步骤，所述发光层包括至少两个在不同波长发光的相邻量子阱，所述量子阱与支撑物的正面相接触。
[0015]在本发明的文本中，术语“相邻的量子阱”应理解为意指并排布置而不是堆叠的在不同波长发光的至少两种类型的量子阱，即布置在发光二极管的生长轴线A-Α’上的一个即相同的水平，所述量子阱优选为互相接触。
[0016]上文描述的方法的优选但非限制性的方面如下所述:
[0017]沉积发光层的步骤包括下述子步骤，所述子步骤包括局部地改变支撑物的背面的温度，使得支撑物的正面包括至少两个处于不同温度的区域；这使得在不同的温度区域的每个上形成的量子阱中结合的铟的量能够改变，
[0018]沉积发光层的步骤包括下述子步骤，所述子步骤包括在各自的区域生长每个量子阱；有益地，同一支撑物能够包括数个处于第一温度的区域和数个处于第二温度的区域，两个处于第一温度的面对的区域被一个处于第二温度的区域分隔，
[0019]局部地改变支撑物的加热温度的子步骤包括在支撑物的背面加热支撑物，所述支撑物在其背面包括至少一个岛；这能够获得包括不同温度的区的支撑物，
[0020]该方法包括制备支撑物的步骤，所述制备支撑物的步骤包括在支撑物的背面形成至少一个图形；
[0021]制备支撑物的步骤包括形成多个图形，以获得具有包括台阶的雉堞状背面的支撑物；
[0022]制备支撑物的步骤包括形成多个图形，以获得具有包括不同厚度和/或表面面积的台阶的雉堞状背面的支撑物；
[0023]制备步骤包括在支撑物的背面对支撑物进行蚀刻，以形成至少一个沟槽；
[0024]制备步骤包括在支撑物的背面沉积材料，以在支撑物的背面形成至少一个岛；
[0025]该方法进一步包括下述步骤:
[0026]-在衬底上沉积电子输运层，
[0027]-在发光层上沉积电子阻挡层，例如铝氮镓AlGaN层，
[0028]-在发光层上沉积空穴输运层，
[0029]-形成金属接触部，以使二极管能够连接至电源。
[0030]有益地，可以通过下述方式实现每个量子阱的生长:
[0031 ]-通过铟、铝、镓和氮的气体前驱物进行有机金属气相外延，或者
[0032]-通过包括铟、铝、镓和氮的元素源进行分子束外延。
[0033]本发明还涉及一种包括在支撑物的正面的发光层的发光二极管，所述发光层包括在不同波长发光的至少两个相邻量子阱，所述量子阱与支撑物的正面相接触。
[0034]上文所述的二极管的优选但非限制性的方面如下所述:
[0035]-相邻的量子阱具有不同的尺寸(宽度、长度);
[0036]-支撑物包括在其背面具有图形的衬底，发光层在衬底的正面延伸；
[0037]-支撑物包括氮化镓GaN衬底，例如极性、半极性或非极性氮化镓GaN衬底；
[0038]- 二极管包括在二极管的背面的整个表面上的形成阴极的金属层。
【附图说明】
[0039]根据本发明的方法和相关产品的其它优点和特征，将在下文对根据附图的通过非限制性示例的方式给出的数个实施方案的变形的描述中变得明显，其中:
[0040]-图1示出了现有技术的，由量子阱的竖直堆叠构成的单片二极管的示例；
[0041]-图2至图4示出了由在表面上横向分布的量子阱形成的发光二极管的示例。
[0042]-图5示出了包含同心量子阱的发光层的示例的俯视图；
[0043]-图6示意性地示出了用于制造发光二极管的方法的示例，
[0044]-图7和图10示出了制备衬底的背面的阶段的变形，
[0045]-图8和图9示出了制备的初始衬底的示例，
[0046]-图11示出了组成发光二极管的元件的制备阶段的示例，
[0047]-图12和图13示出了通过光致发光获得的光谱，
[0048]-图14示出了通过阴极射线发光获得的光谱。
【具体实施方式】
[0049]下文是对根据本发明的发光二极管的一些示例以及这些二极管的制造方法的更加具体的描述。
[0050]1.光电二极管
[0051]1.1.总体结构
[0052]参考图2至图4，示出了发射白光的发光二极管的三种变形。
[0053]这些发光二极管包括:
[0054]-η型掺杂电子输运层10，例如η型掺杂氮化镓η-GaN层，
[0055]-在电子输运层10上的量子阱组20，
[0056]-电子阻挡层26(EBL)，例如氮化镓和铝AlGaN层。该层可以是p型掺杂或者未掺杂的类型。
[0057]-在量子阱组上的P型掺杂空穴输运层30，例如P型掺杂氮化镓ρ-GaN层，以及可选地
[0058]-在空穴输运层30上的p++掺杂的氮化镓p++GaN(即比ρ-GaN层更加重地掺杂的)层40。
[0059]1.2.初始衬底
[0060]在图2和图3中示出的实施方案中，发光二极管还包括支撑输运层10、30，量子阱组20，AlGaN的电子阻挡层26和p++GaN层40的初始衬底50。该初始衬底50用于制备发光二极管，如将在下文进行具体描述的那样。
[0061]在图2所示出的实施方案中，初始衬底50由在蓝宝石晶片52上的氮化镓膜51构成。在图3的情况中，初始衬底50是自支撑的氮化镓53。
[0062]本领域技术人员应当理解，在图3的图4中所示出的二极管的情况中，当制备发光二极管时，电子输运层10用作初始衬底。
[0063]1.3.形成阴极的第一金属接触部
[0064]在所有的情况中，二极管包括形成阴极的第一金属接触部60。该第一金属接触部60旨在连接电源的负极(未示出)，以向发光二极管供电，而更确切地说，向电子输运层10供应电子。
[0065]在图2所示出的实施