專利名稱：Ⅲ－Ⅴ族高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示III-V族高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管(LED)和燈具，以及生產(chǎn)工藝，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及功率型復(fù)合顏色或者白光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片及其低成本高產(chǎn)能的批量生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
大量的努力被投注于白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管和白光組合半導(dǎo)體發(fā)光二極管，到目前為止，有四類方法發(fā)出白光1)使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，包括熒光粉，光子再生半導(dǎo)體材料，和染料。
2)把紅色，綠色，和藍(lán)色的半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片組合在一起。
3)鍵合二個(gè)互補(bǔ)色的半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片(例如，藍(lán)色和黃色)，復(fù)合成白光。
4)外延生長(zhǎng)具有發(fā)出不同波長(zhǎng)的光的發(fā)光層的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，不同波長(zhǎng)的光復(fù)合成白光，有關(guān)專利包括美國(guó)專利6163038，美國(guó)專利申請(qǐng)20030173573，美國(guó)專利6649943。
上述的美國(guó)專利提出不同的材料，例如鎵銦磷氮(GaInPN)，鎵銦氮(GaInN)，和鎵磷氮(GaPN)，作為白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)光層的材料。實(shí)用上，白光是由藍(lán)光和黃光混合而成。使用上述的美國(guó)專利提出的材料作為白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)光層所發(fā)出的黃光的亮度，低于鋁鎵銦磷[(AlGa)InP]半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的黃光的亮度。為了得到與D65同等的色度，兩束互補(bǔ)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度比必須滿足下述關(guān)系
兩束互補(bǔ)光的波長(zhǎng)(納米)兩束互補(bǔ)光的強(qiáng)度比波長(zhǎng)1 波長(zhǎng)2 強(qiáng)度(波長(zhǎng)2)/強(qiáng)度(波長(zhǎng)1)4305621.44405631.84505641.84605661.54705701.1因此現(xiàn)存的白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管所發(fā)出的白光的亮度仍然有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示高亮度III-V族復(fù)合顏色或者白光發(fā)光二極管。本發(fā)明的發(fā)光二極管發(fā)射白光的原理是發(fā)出藍(lán)光和黃光兩束互補(bǔ)光或者發(fā)出近似于太陽(yáng)光的光譜。
本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例之一是使用(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.zN.sub.1-z]作為發(fā)光層材料，并使用晶片倒扣焊技術(shù)將發(fā)光二極管晶片鍵合到一個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)熱的支持襯底上，以便具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和光取出效率。
本發(fā)明的目的和能達(dá)到的各項(xiàng)效果如下本發(fā)明的首要目的是為III-V族高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管提供一種新的發(fā)光層材料。
其次，本發(fā)明的目的是提供低成本高產(chǎn)量的批量生產(chǎn)功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管的方法。
第三，本發(fā)明的目的是提供具有較高光取出效率的功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管芯片。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的和效果將會(huì)從以下的描述和圖顯現(xiàn)出來。


圖1是本發(fā)明的高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管芯片的截面圖，其中，兩個(gè)電極層疊在發(fā)光二極管芯片的同一側(cè)。
圖2是本發(fā)明的功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管芯片的截面圖，其中，兩個(gè)電極分別層疊在發(fā)光二極管芯片的兩側(cè)。
圖3a至3c是圖2中的具有不同的優(yōu)化圖形的第一電極的頂視圖。
圖4a是傳統(tǒng)的LED燈具的截面圖。
圖4b是本發(fā)明的LED燈具的截面圖。
圖4c是本發(fā)明的帶有反射杯的LED燈具的截面圖。
具體實(shí)施實(shí)例和發(fā)明的詳細(xì)描述雖然本發(fā)明的具體化實(shí)施實(shí)例將會(huì)在下面描述，熟練的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到發(fā)光層材料(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z的其他的組成成分的比例(即“x”，“y”，和”z”的不同數(shù)值的組合)和生產(chǎn)工藝能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的原理。因此下列各項(xiàng)描述只是說明本發(fā)明的原理，而不是局限本發(fā)明于下列各項(xiàng)描述。
注意下列各項(xiàng)應(yīng)用到本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施實(shí)例(A)本發(fā)明的高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管的發(fā)光層材料是從一組材料中選出，所述的材料包括，但不限于(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z，其中，0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1。所發(fā)出的光的強(qiáng)度和顏色可以由調(diào)整不同發(fā)光層的厚度和組成成分的比例(即發(fā)光層組成成分的“x”，“y”，和“z”的值)來控制，使得復(fù)合光具有要求的顏色。
第一類型限制層外延生長(zhǎng)在生長(zhǎng)襯底上，第一發(fā)光層外延生長(zhǎng)在第一類型限制層上并發(fā)出第一波長(zhǎng)的光，外延生長(zhǎng)過渡發(fā)光層在第一發(fā)光層上，第二發(fā)光層生長(zhǎng)在過渡發(fā)光層上并發(fā)出第二波長(zhǎng)的光，第一波長(zhǎng)比第二波長(zhǎng)短。發(fā)光層的外延生長(zhǎng)的溫度由發(fā)光層的材料決定。外延生長(zhǎng)第一發(fā)光層的溫度高于外延生長(zhǎng)第二發(fā)光層的溫度。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例選用(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z作為發(fā)光層材料，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，并且“x”和“y”的值在外延生長(zhǎng)時(shí)是固定的。選定“z”值，使得第一發(fā)光層發(fā)出藍(lán)光。在外延生長(zhǎng)第二發(fā)光層時(shí)，調(diào)整“z”值，使得第二發(fā)光層發(fā)出黃光，與第一發(fā)光層發(fā)出的藍(lán)光復(fù)和成為白光。
本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例選用(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z作為發(fā)光層材料，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，調(diào)整“x”，“y”，和“z”值。在保持第一發(fā)光層發(fā)出藍(lán)光并且外延層不會(huì)發(fā)生裂痕的情況下，選用大的“x”值和大的“y”值，選用小的“z”值使得晶格失配最小。在如此選用的一組“x”，“y”，和“z”值下，外延生長(zhǎng)發(fā)出藍(lán)光的第一發(fā)光層到一預(yù)定的厚度。然后，外延生長(zhǎng)過渡發(fā)光層。過渡發(fā)光層的組成成分可以如下選擇(1)逐漸減低“x”值，或(2)逐漸減低“y”值同時(shí)保持銦不會(huì)從生長(zhǎng)中的外延層表面再蒸發(fā)，或(3)逐漸增大“z”值，或(4)上述選擇的組合，直到過渡發(fā)光層發(fā)出黃光。
然后，保持如此選定的“x”，“y”，“z”值，外延生長(zhǎng)第二發(fā)光層到一預(yù)定的厚度。第一發(fā)光層的厚度和第二發(fā)光層的厚度可以相同或不同，以便更好的控制復(fù)合光的顏色和色度。外延生長(zhǎng)第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的溫度范圍在攝氏700到900。
在外延生長(zhǎng)過渡發(fā)光層時(shí)，每一組“x”，“y”，和“z”值確定一個(gè)亞過渡發(fā)光層。每一個(gè)亞過渡發(fā)光層有預(yù)定的厚度，該厚度取決于預(yù)定的復(fù)合光的顏色和色度。過渡發(fā)光層發(fā)出的復(fù)合光的光譜從藍(lán)光到黃光或紅光。每一個(gè)亞過渡發(fā)光層所發(fā)出的光的強(qiáng)度依賴于該層的厚度。
本發(fā)明的第三個(gè)具體實(shí)施實(shí)例，選用(鋁x鎵1-x)y銦1-y氮作為第一發(fā)光層材料，其中0≤x＜1，0＜y≤1，選定“x”和”y”值，使得第一發(fā)光層發(fā)出藍(lán)光，外延生長(zhǎng)第一發(fā)光層的溫度范圍在攝氏950到1150度。然后，降低溫度范圍到攝氏700到900度，逐漸通入PH3到反應(yīng)室，直到過渡發(fā)光層發(fā)出黃光，保持“x”，“y”，和“z”值，繼續(xù)外延生長(zhǎng)第二發(fā)光層。過渡發(fā)光層和第二發(fā)光層的材料是(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z。
(B)第一類型限制層和第二類型限制層的材料取決于第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材料的選用，第一類型限制層和第二類型限制層的材料是從一組材料中選出，所述的材料包括，但不限于硼x鋁y鎵z銦1-x-y-z磷u(yù)氮1-u[B.sub.xAl.sub.yGa.sub.zIn.sub.1-x-y-zP.sub.uN.sub.1-u]，其中，0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z≤1，0≤u＜1。本發(fā)明的高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管的第一類型限制層的材料可以與第二類型限制層的材料不同，也可以相同但組成成分的比例不同。選定第一類型限制層的材料，使得晶格失配最小。第一類型限制層和第二類型限制層中的優(yōu)化載流子濃度是在每立方厘米10的17次方到10的21次方。第一類型限制層的優(yōu)化厚度為100納米到10微米。
(C)為避免磷或硼在第一類型限制層和第一發(fā)光層之間的擴(kuò)散，生長(zhǎng)一阻擋層在第一類型限制層和第一發(fā)光層之間。同樣，生長(zhǎng)一阻擋層在第二類型限制層和第二發(fā)光層之間。阻擋層的能級(jí)大于發(fā)光層的能級(jí)。
(D)本發(fā)明的功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管晶片倒裝鍵合到支持襯底上，剝離生長(zhǎng)襯底，剝離的方法包括研磨。當(dāng)使用研磨方法時(shí)，第一類型限制層的優(yōu)化的厚度取決于生長(zhǎng)襯底和支持襯底的厚度的均勻性。
(E)本發(fā)明的功率型復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管的支持襯底的材料是從一組材料中選出，所述的材料包括，但不限于導(dǎo)電的硅(Si)，碳化硅(SiC)，銅，和鋁。支持襯底具有高熱導(dǎo)率，因此，本發(fā)明的倒裝鍵合在支持襯底上的功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管具有良好的散熱。
外延層是倒裝鍵合在支持襯底上，生長(zhǎng)襯底被剝離，兩個(gè)電極分別層疊在發(fā)光二極管的兩面，層疊在第一類型限制層上的第一電極具有優(yōu)化的圖形，使得電流堵塞現(xiàn)象減小，電流分布均勻，電流密度加大，電壓減低，抗靜電性能提高。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的外延層倒裝鍵合在支持襯底上的工藝是在晶片水平進(jìn)行的，所以生產(chǎn)成本低，產(chǎn)能高。第二發(fā)光層比第一發(fā)光層靠近支持襯底。
(F)層疊在支持襯底和第二類型限制層之間的反射/歐姆層的材料是從一組材料中選出，所述的材料包括，但不限于銀(Ag)，鋁(Al)，金(Au)，銦(In)，鎳(Ni)，鉛(Pd)，鉑(Pt)，銠(Rh)，鈦(Ti)，鎢(W)，它們的合金，氮化鈦(TiN)，和氮化鉿(HfN)。
(G)生長(zhǎng)外延層的生長(zhǎng)襯底的材料是從一組材料中選出，所述的材料包括，但不限于藍(lán)寶石和氮化鎵晶片。
(H)降低生長(zhǎng)襯底和外延層之間的晶格失配的方法包括，但不限于(1)在生長(zhǎng)襯底和外延層之間生長(zhǎng)一緩沖層；(2)外延層直接生長(zhǎng)在表面具有紋理結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底上以便使晶格失配的效應(yīng)局部化和最小化；(3)在具有紋理結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底的表面上生長(zhǎng)一緩沖層，然后外延層生長(zhǎng)在緩沖層上；(4)在表面具有紋理結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)一緩沖層，生長(zhǎng)外延層在緩沖層上，外延層倒裝鍵合到一支持襯底上，剝離生長(zhǎng)襯底(包括緩沖層)，然后熱處理外延層。美國(guó)專利申請(qǐng)10/723046提出外延層生長(zhǎng)在表面具有紋理結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底上以便使晶格失配的效應(yīng)局部化和最小化。
(I)對(duì)于傳統(tǒng)的倒裝焊藍(lán)光LED芯片，在下述的界面，所發(fā)的光的一部分被全內(nèi)反射(1)外延層和藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底之間的界面；(2)藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底和環(huán)氧樹脂圓頂之間的界面；和(3)環(huán)氧樹脂圓頂和空氣之間的界面。為改善熱傳導(dǎo)，消除全內(nèi)反射，和提高光取出效率，本發(fā)明采用在外延層生長(zhǎng)之后剝離生長(zhǎng)襯底的方案。剝離藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底的方法包括機(jī)械研磨/拋光和激光剝離。中國(guó)專利申請(qǐng)200410046041.0提出剝離藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底的一種方法。
圖1展示本發(fā)明的LED的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。外延層108生長(zhǎng)在生長(zhǎng)襯底100上，并具有第一類型限制層101，第一發(fā)光層102(發(fā)射第一波長(zhǎng)的光)，第二發(fā)光層104(發(fā)射第二波長(zhǎng)的光)，過渡發(fā)光層103生長(zhǎng)在第一和第二發(fā)光層之間，和第二類型限制層105。第一波長(zhǎng)比第二波長(zhǎng)短。過渡發(fā)光層103發(fā)射的光的波長(zhǎng)介于第一和第二波長(zhǎng)之間。通過選擇第一發(fā)光層102，過渡發(fā)光層103，和第二發(fā)光層104所發(fā)出的光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，本實(shí)施實(shí)例可以控制復(fù)合光的顏色到一定程度。所發(fā)出的光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)可以由發(fā)光層的厚度和組成成份的比例來控制。
第二電極106層疊在第二類型限制層105上。蝕刻一預(yù)先確定的區(qū)域到第一類型限制層101，然后層疊第一電極107在第一類型限制層101的暴露部分上。第二電極106和第一電極107具有優(yōu)化的形狀，使得電流擁塞最小化，電流分部更均勻，發(fā)光層材料被最大限度的利用。
一般情況下，外延層108還包括電流擴(kuò)散層和緩沖層(圖1沒有展示)，電流擴(kuò)散層層疊在第二電極106和第二類型限制層105之間，緩沖層生長(zhǎng)在第一類型限制層101和生長(zhǎng)襯底100之間。
圖2展示本發(fā)明的功率型LED的具體實(shí)施實(shí)例。外延層113與圖1的外延層108類似，生長(zhǎng)在生長(zhǎng)襯底上，倒裝鍵合外延層113到支持襯底110上，然后剝離生長(zhǎng)襯底。在支持襯底110和第二類型限制層105之間，層疊一反射/歐姆層109。第一電極112和第二電極111分別層疊在第一類型限制層101和支持襯底110上。第一電極112具有優(yōu)化的圖形(見圖3a至3c)，使得電流擁塞最小化，電流分部更均勻，發(fā)光層材料被最大限度的利用。
在這個(gè)具體實(shí)施實(shí)例中，因生長(zhǎng)襯底已被剝離，所以沒有外延層和生長(zhǎng)襯底之間的全內(nèi)反射。在環(huán)氧樹脂圓頂?shù)牟牧现袚诫s適量的納米粒子，使得環(huán)氧樹脂圓頂?shù)恼凵湎禂?shù)與外延層的折射系數(shù)相同或相近，所以沒有外延層和環(huán)氧樹脂圓頂之間的全內(nèi)反射。環(huán)氧樹脂圓頂?shù)男螤詈痛笮∈侨绱诉x定(見圖4b)，使得環(huán)氧樹脂圓頂和空氣之間沒有全內(nèi)反射。所以，所有的全內(nèi)反射都被避免，因而光取出效率被極大的提高。
圖3a是圖2中的第一電極的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例的頂視圖。第一電極300有叉-多環(huán)-圖形，層疊在第一類型限制層101上。第一電極300包括多環(huán)301，又303，和打線焊點(diǎn)302，它們是電連接的。多環(huán)301和叉303把從打線焊點(diǎn)302引入的電流均勻地分布到第一類型限制層101。
圖3b和3c是圖2中的第一電極的倆個(gè)類似的具體實(shí)施實(shí)例的頂視圖環(huán)-格-圖形。圖3b中的第一電極310有環(huán)311，格312，和打線焊點(diǎn)313，它們是電連接的。環(huán)311和格312把從打線焊點(diǎn)313引入的電流均勻地分布到第一類型限制層101。圖3c是與圖3b中的第一電極類似的第一電極320。第一電極320具有條型打線焊點(diǎn)323，可以打多條線，因而可以引入大的電流。格322，包圍格322的環(huán)321，和條型打線焊點(diǎn)323是電連接的。
圖4a是傳統(tǒng)的帶有生長(zhǎng)襯底的倒裝焊LED燈具。發(fā)光層403發(fā)出的光402和光405分別在發(fā)光層403和生長(zhǎng)襯底401之間的界面以及生長(zhǎng)襯底401和圓頂400之間的界面被全內(nèi)反射。光406是在圓頂400和空氣之間的界面被全內(nèi)反射。注意，反射杯404被圓頂400包圍。因而，在下列的3個(gè)界面存在全內(nèi)反射發(fā)光層403和生長(zhǎng)襯底401之間的界面，生長(zhǎng)襯底401和圓頂400之間的界面，以及圓頂400和空氣之間的界面，因而光取出效率低。
圖4b是本發(fā)明的功率型LED燈具的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。一個(gè)功率型LED層疊在基座415上，并具有第一類型限制層414和發(fā)光層413(包括第一，過渡，和第二發(fā)光層)。生長(zhǎng)襯底已被剝離，所以沒有生長(zhǎng)襯底和第一類型限制層414之間的全內(nèi)反射。圓頂411覆蓋LED，并可由以下材料構(gòu)成環(huán)氧樹脂，玻璃，塑料。圓頂?shù)牟牧现袚诫s適量的納米粒子，使得圓頂?shù)恼凵湎禂?shù)與外延層的折射系數(shù)相同或相近，所以第一類型限制層414和圓頂411之間沒有全內(nèi)反射。
從Snell定律可以推出，當(dāng)R＞nd，其中，R是半球形圓頂?shù)闹睆剑琻是圓頂?shù)牟牧系恼凵湎禂?shù)，d是LED的尺度，即，選定足夠大的圓頂?shù)闹睆?，在圓頂411和空氣之間的界面沒有全內(nèi)反射。
圖4c是本發(fā)明的LED燈具的另一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。透明蓋429密封LED燈具。LED 427層疊在熱沉420上，熱沉420有頸422以便固定圓頂428。接線柱424與LED 427的一面是電連接的。金屬線421連接LED 427與接線柱425，接線柱425與熱沉420是電絕緣。透明蓋429在反射杯426上。
雖然上面包含許多具體的描述，但是這些描述并沒有限制本發(fā)明的范圍，而只是提供一些本發(fā)明的具體化的例證。因此本發(fā)明的涵蓋范圍應(yīng)該由權(quán)力要求和它們的合法等同物決定，而不是由上述具體化的詳細(xì)描述和實(shí)施實(shí)例決定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)高亮度復(fù)合顏色或白光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，包括，但不限于一個(gè)外延生長(zhǎng)襯底；一個(gè)外延層，包括，但不限于，(a)生長(zhǎng)在所述的外延生長(zhǎng)襯底上的第一類型限制層，第一類型限制層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，硼x鋁y鎵z銦1-x-y-y磷u(yù)氮1-u[B.sub.xAl.sub.yGa.sub.zIn.sub.1-x-y-zP.sub.uN.sub.1-u]，其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z≤1，0≤u＜1，(b)生長(zhǎng)在所述的第一類型限制層上的第一發(fā)光層，所述的第一發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.z N.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，所述的第一發(fā)光層發(fā)出第一波長(zhǎng)的光，(c)生長(zhǎng)在所述的第一發(fā)光層上的第二發(fā)光層，所述的第二發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z [(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.z N.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0＜z≤1，所述的第二發(fā)光層發(fā)出第二波長(zhǎng)的光，(d)生長(zhǎng)在所述的第二發(fā)光層上的第二類型限制層，所述的第二類型限制層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，硼x鋁y鎵z銦1-x-y-z磷u(yù)氮1-u[B.sub.xAl.sub.yGa.sub.zIn.sub.1-x-y-zP.sub.uN.sub.1-u]，其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z≤1，0≤u≤1，；一個(gè)層疊在所述的第一類型限制層的暴露的部分上的第一電極；一個(gè)層疊在所述的第二類型限制層上的第二電極。
2.權(quán)利要求1的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)緩沖層，所述的緩沖層外延生長(zhǎng)在所述的外延生長(zhǎng)襯底和所述的第一類型限制層之間。
3.權(quán)利要求1的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)過渡發(fā)光層，所述的過渡發(fā)光層生長(zhǎng)在所述的第一發(fā)光層和所述的第二發(fā)光層之間，所述的過渡發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.zN.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0＜z＜1。
4.權(quán)利要求1的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)電流擴(kuò)散層，所述的電流擴(kuò)散層層疊在所述的第二電極和所述的第二類型限制層之間。
5.一個(gè)高亮度復(fù)合顏色或白光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，包括，但不限于一個(gè)支持襯底；一個(gè)外延層，包括，但不限于，(a)第一類型限制層，所述的第一類型限制層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，硼x鋁y鎵z銦1-x-y-y磷u(yù)氮1-u[B.sub.xAl.sub.yGa.sub.zIn.sub.1-x-y-zP.sub.uN.sub.1-u]，其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z≤1，0≤u＜1，(b)生長(zhǎng)在所述的第一類型限制層上的第一發(fā)光層，所述的第一發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[Al.sub.xGa.sub.1-x].sub.yIn.sub.1-yP.sub.zN.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，所述的第一發(fā)光層發(fā)出第一波長(zhǎng)的光，(c)生長(zhǎng)在所述的第一發(fā)光層上的第二發(fā)光層，所述的第二發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.z N.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0＜z≤1，所述的第二發(fā)光層發(fā)出第二波長(zhǎng)的光，(d)生長(zhǎng)在所述的第二發(fā)光層上的第二類型限制層，所述的第二類型限制層的另一面鍵合到所述的支持襯底上，所述的第二類型限制層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，硼x鋁y鎵z銦1-x-y-z磷u(yù)氮1-u[B.sub.xAl.sub.yGa.sub.zIn.sub.1-x-y-zP.sub.uN.sub.1-u，其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z≤1，0≤u≤1，；層疊在所述的第一類型限制層上的一個(gè)第一電極。
6.權(quán)利要求5的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)生長(zhǎng)在所述的第一發(fā)光層和所述的第二發(fā)光層之間的過渡發(fā)光層，所述的過渡發(fā)光層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，(鋁x鎵1-x)y銦1-y磷z氮1-z[(Al.sub.xGa.sub.1-x).sub.yIn.sub.1-yP.sub.z N.sub.1-z]，其中0≤x＜1，0＜y≤1，0＜z＜1。
7.權(quán)利要求5的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)電流擴(kuò)散層，所述的電流擴(kuò)散層層疊在所述的第一電極和所述的第一類型限制層之間。
8.權(quán)利要求5的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一個(gè)反射/歐姆層所述的反射/歐姆層層疊在所述的支持襯底和所述的第二類型限制層之間；所述的反射/歐姆層的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，Al，Au，Ag，In，Ni，Ti，Pd，Pt，它們的合金，TiN，和HfN。
9.權(quán)利要求5的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述的第一電極具有優(yōu)化的圖形使得電流分布更均勻，電流密度更大，發(fā)光層的材料被更充分的利用；其中所述的第一電極的優(yōu)化的圖形可從一組圖形中選出，這組圖形包括，但不限于，環(huán)-格-圖形和叉-多環(huán)-圖形。
10.權(quán)利要求5的高亮度復(fù)合顏色或白光半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述的支持襯底的材料是從一組材料中選出，這組材料包括，但不限于，導(dǎo)電的硅晶片，碳化硅，金，鋁，和銅。
全文摘要
本發(fā)明揭示III－V族高亮度復(fù)合顏色或者白光的發(fā)光二極管(LED)，該發(fā)光二極管發(fā)射白光的原理是發(fā)射出藍(lán)光和黃光兩束互補(bǔ)光或者發(fā)出近似于太陽(yáng)光的光譜。具體實(shí)施實(shí)例之一是使用(鋁x鎵1－x)y銦1－y磷z氮1－z[(Al.sub.xGa.sub.1－x).sub.yIn.sub.1－yP.sub.zN.sub.1－z]作為發(fā)光層材料。本發(fā)明同時(shí)揭示低成本高產(chǎn)能的批量生產(chǎn)功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片的方法在晶片水平，使用晶片倒扣焊技術(shù)將外延晶片鍵合到一個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)熱的支持襯底上，剝離生長(zhǎng)襯底，層疊具有優(yōu)化的圖形的電極(使得電流堵塞現(xiàn)象減小，電流分布均勻，電壓減低，電流增大，抗靜電性能提高)，所以生產(chǎn)成本低，產(chǎn)能高，功率型高亮度復(fù)合顏色或者白光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和光取出效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1619847SQ20041007036
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者彭暉, 彭剛 申請(qǐng)人:金芃