專利名稱：白光led外延片及其制作工藝以及白光led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種高顯色性的白光LED外延片及其制作工藝，以及一種白光LED芯片的制作方法。
背景技術(shù)：
白光LED具有綠色、節(jié)能、環(huán)保、反應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、可以工作在高速狀態(tài)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被視為綠色照明光源的明日之星。光源對(duì)物體的顯色能力定義為顯色性，是通過與同色溫的參考或者基準(zhǔn)光源(白熾燈等)下物體的外觀顏色的比較。當(dāng)光源光譜中很少或者缺乏物體在基準(zhǔn)光源下所反射的主波時(shí)，會(huì)使顏色產(chǎn)生明顯的色差，色差程度越大，光源對(duì)該色的顯色性越差。顯色指數(shù)是目前定義光源顯色性的普遍方法。當(dāng)顯色指數(shù)為100時(shí)標(biāo)明光源顯色性最高,其能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來(lái)的顏色。目前主要采用三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)LED白光①通過LED紅綠藍(lán)的三基色多芯片組合發(fā)光合成白光，其優(yōu)點(diǎn)是效率高、色溫可控、顯色性較好，不足之處是三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定，封裝固晶打線較為復(fù)雜，且紅、綠、藍(lán)三基色芯片所需驅(qū)動(dòng)電壓不同，需在每個(gè)LED芯片上加不同的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整顏色及亮度，控制電路較復(fù)雜、成本較高；②藍(lán)光LED 芯片激發(fā)黃色熒光粉，由LED藍(lán)光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成為白光；為改善顯色性能還可以在其中加少量紅色熒光粉或同時(shí)加適量綠色、紅色熒光粉紫外光LED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光；第二種和第三種方法中，均是采用LED芯片激發(fā)熒光粉實(shí)現(xiàn)白光，其不足之處在于對(duì)于熒光粉用量的控制較為嚴(yán)格，熒光粉用量稍有偏差便會(huì)導(dǎo)致白光 LED的顯色性較差，一般顯色指數(shù)為70左右，顯色指數(shù)過低，不能滿足要求。例如第二種方法中，采用藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉，黃色熒光粉精確定量控制較難，黃色熒光粉用量較多便會(huì)造成光色偏黃，黃色熒光粉用量較少便會(huì)造成光色偏藍(lán)，即顯色性差，顯色指數(shù)不高。而第一種方法中雖然顯色性較好，但是其顯色指數(shù)也很難達(dá)到90，也只能滿足一般用戶的需求，而且成本較高，許多場(chǎng)合都不適用。因此，如何提高現(xiàn)有的白光LED的顯色性能同時(shí)降低生產(chǎn)成本成為當(dāng)今LED行業(yè)最為關(guān)心的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的白光LED顯色性不高、生產(chǎn)成本高的技術(shù)問題進(jìn)而提供一種顯色性好、穩(wěn)定性好且成本較低適于投入生產(chǎn)線上進(jìn)行批量生產(chǎn)的白光LED外延片及白光LED芯片。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種白光LED外延片，在藍(lán)寶石襯底I上成型有 GaN緩沖層2，在所述GaN緩沖層2上依次成型有綠光N-GaN接觸層3、綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4、綠光P-GaN接觸層5、藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6、藍(lán)光N-GaN接觸層7、藍(lán)光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層8、藍(lán)光P-GaN接觸層9、紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10、紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11、紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12、紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13、紅光P-AlGaInP上限制層14、紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15、黃紅光級(jí)聯(lián)層16、黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡和下限制層18、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21。 530nm ' 460nm .

635nm。 595nm。

所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的厚度為IOOOrnn lOOOOmn、波長(zhǎng)為 540nmo
所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的厚度為1800nm。
所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的波長(zhǎng)為535nm。
所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8的厚度為IOOOnm lOOOOnm、波長(zhǎng)為 470nmo
所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8的厚度為1900nm。
所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8波長(zhǎng)為465nm。
所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為620nm
所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度為900nm。
所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的波長(zhǎng)為625nm。
所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為585nm
所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19的厚度為lOOOnm。
所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19波長(zhǎng)為590nm。
所述紅光P-AlGaInP上限制層14的厚度為500nm lOOOnm。
所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12的厚度為500nm lOOOnm。
本發(fā)明還提供一種制作上述白光LED外延片的工藝，包括如下步驟
I.在外延爐內(nèi)生長(zhǎng)綠光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層，包括
①將藍(lán)寶石襯底I放在托盤里送入外延爐，設(shè)置外延爐爐溫在605 615攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ;②設(shè)置外延爐爐溫在1055 1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光N-GaN接觸層3 ；③設(shè)置外延爐爐溫在685 695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)綠光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層4 ；④設(shè)置外延爐爐溫在995 ,⑤設(shè)置外延爐爐溫在905 '⑥設(shè)置外延爐爐溫在1055⑦設(shè)置外延爐爐溫在685 GaN多量子阱發(fā)光層8 ；⑧設(shè)置外延爐爐溫在995 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層9 ；II.繼續(xù)生長(zhǎng)紅光發(fā)光層和黃光發(fā)光層，包括①設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10 ；②設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11 ;③利用三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMAl、三甲基銦TMIn和磷烷PH3在所述GaP電流
1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光P-GaN接觸層5 ；
1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6 ;
-1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層7 ；
695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)藍(lán)光InGaN/擴(kuò)展及歐姆接觸層11上生長(zhǎng)紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12 ;在所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12上生長(zhǎng)多量子阱MQWsAlGaInP有源區(qū)，AlGaInP有源區(qū)的阱壘組成為阱 (AlxGa1J InP/壘(AlyGa1J InP，其中 O 彡 x 彡 O. 4，O. 5 彡 y 彡 I. O ;在所述 AlGaInP 有源區(qū)上生長(zhǎng)厚度為O. 5um I. Oum的紅光P-AlGaInP上限制層14 ;在所述紅光P-AlGaInP上限制層14上生長(zhǎng)紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 ；④設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，在所述紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 上生長(zhǎng)黃紅光級(jí)聯(lián)層16 ；⑤設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，在所述黃紅光級(jí)聯(lián)層16上依次生長(zhǎng)黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡及下限制層18、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21 ；由此得到白光LED外延片。所述步驟II在另一臺(tái)外延爐中進(jìn)行。本發(fā)明還提供一種白光LED芯片的制作方法，所述制作方法采用上述任一所述的白光LED外延片，包括如下步驟I.將所述白光LED外延片加工為L(zhǎng)ED芯片；II.在所述LED芯片的綠光N-GaN接觸層3上設(shè)置有N電極，及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21上方設(shè)置有P電極。本發(fā)明的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果①本發(fā)明提供的白光LED外延片及其制作工藝是在同一塊藍(lán)寶石襯底上分別生長(zhǎng)綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層、藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層、紅光多量子阱 AlGaInP發(fā)光層和黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層來(lái)得到白光，紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層、綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層、藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層，可直接產(chǎn)生RGB白光，完全擺脫了熒光粉的束縛，提高了發(fā)光的穩(wěn)定性，并且由于采用黃光多量子阱AlGaInP 發(fā)光層發(fā)出的黃光，彌補(bǔ)RGB光的缺陷，極大地提高了白光的顯色指數(shù)，申請(qǐng)人經(jīng)過大量試驗(yàn)，得出利用本發(fā)明這種組合，產(chǎn)生的白光，顯色指數(shù)可以達(dá)到95，顯色性好，穩(wěn)定性好，具有較高的發(fā)光質(zhì)量。②本發(fā)明白光LED芯片制作工藝的減少了封裝工序，可以使白光LED的外延、芯片、封裝、應(yīng)用整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率高，適于大批量生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明的白光LED外延片結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是本發(fā)明的LED芯片制作工藝流程圖；圖3是本發(fā)明的白光LED芯片結(jié)構(gòu)的示意圖。其中附圖標(biāo)記為1_襯底，2-GaN緩沖層，3-綠光N-GaN接觸層，4-綠光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層，5-綠光P-GaN接觸層，6-藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層，7-藍(lán)光N-GaN接觸層，8-藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層，9-藍(lán)光P-GaN接觸層，10-紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層，11-紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層，12-紅光N-AlGaInP過渡和下限制層，13-紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層，14-紅光P-AlGaInP上限制層，15-紅光P-GaP電流擴(kuò)展層，16-黃紅光級(jí)聯(lián)層，17-黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層，18-黃光N-AlGaInP過渡及下限制層，19-黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層，20-黃光P-AlGaInP上限制層，21-黃光P-GaP電流擴(kuò)展層，22-P電極，23-N 電極。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I本實(shí)施例中的白光LED外延片，如圖I所示，在藍(lán)寶石襯底I上成型有GaN緩沖層 2，在所述GaN緩沖層2上依次成型有綠光N-GaN接觸層3、綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層
4、綠光P-GaN接觸層5、藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6、藍(lán)光N-GaN接觸層7、藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8、藍(lán)光P-GaN接觸層9、紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10、紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11、紅光 N-AlGaInP過渡及下限制層12、紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13、紅光P-AlGaInP上限制層
14、紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15、黃紅光級(jí)聯(lián)層16、黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡和下限制層18、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21。上述的白光LED外延片，所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的厚度為 IOOOnm lOOOOnm、波長(zhǎng)為530nm 540nm，優(yōu)選地，所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4 的厚度為1800nm，所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的波長(zhǎng)為535nm。作為可以實(shí)施的方式，所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的厚度還可以選擇為lOOOnm、1200nm、1800nm、 2500nm、3000nm、4000nm、5000nm 及 lOOOOnm 等等，只要其在 IOOOnm IOOOOnm 的范圍內(nèi)即可；所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4的波長(zhǎng)為還可以選擇為530nm、533nm、536nm、 538nm及540nm等,只要其在530nm 540nm的范圍內(nèi)即可。上述的白光LED外延片，所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8的厚度為 IOOOnm lOOOOnm、波長(zhǎng)為460nm 470nm。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8的厚度為1900nm，所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8波長(zhǎng)為465nm。作為可以實(shí)施的方式，所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8的厚度還可以選擇為lOOOnm、 1200nm、1800nm、2500nm、3000nm、4000nm、5000nm 及 IOOOOnm 等等，只要其在 IOOOnm IOOOOnm的范圍內(nèi)即可；所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8波長(zhǎng)還可以為460nm、 462nm、463nm、466nm、468nm及470nm等等，只要其在460nm 470nm的范圍內(nèi)即可。上述的白光LED外延片，所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為620nm 635nm。所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度為900nm。所述紅光多量子講AlGaInP發(fā)光層13的波長(zhǎng)為625nm。作為優(yōu)選的實(shí)施方式,所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度為900nm，所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13波長(zhǎng)為625nm。 作為可以實(shí)施的方式，所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13的厚度還可以選擇為500nm、 1500nm、2500nm、3200nm及5000nm等等，只要其厚度在500nm 5000nm范圍內(nèi)即可；所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層13波長(zhǎng)還可以為620nm、622nm、626nm、628nm、630nm、632nm、 635nm等，只要其在620nm 635nm的范圍內(nèi)即可。上述的白光LED外延片，所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為585nm 595nm。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層 19的厚度為lOOOnm，所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19波長(zhǎng)為590nm。作為可以實(shí)施的方式，所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19的厚度還可以選擇為500nm、1500nm、2500nm、3200nm及5000nm等等，只要其厚度在500nm 5000nm范圍內(nèi)即可；所述黃光多量子阱 AlGaInP發(fā)光層19波長(zhǎng)還可以為585nm、588nm、591nm、593nm、595nm等,只要其在585nm 595nm范圍內(nèi)即可。上述的白光LED外延片，所述紅光P-AlGaInP上限制層14的厚度為500nm IOOOnm,作為可以實(shí)施的方式，可以選擇為500nm、600nm、750nm、890nm、950nm及IOOOnm等等，只要其在500nm IOOOnm范圍內(nèi)即可。上述的白光LED外延片，所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12的厚度為 500nm IOOOnm,作為可以實(shí)施的方式，可以選擇為500nm、600nm、750nm、890nm、950nm及 IOOOnm等等,只要其在500nm IOOOnm范圍內(nèi)即可。本實(shí)施例提供一種制作上述的白光LED外延片的工藝，包括如下步驟I.在外延爐內(nèi)生長(zhǎng)綠光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層，本步驟可選擇K465i MOCVD外延爐，其生長(zhǎng)過程包括如下步驟①將藍(lán)寶石襯底I放在托盤里送入外延爐，設(shè)置外延爐爐溫在605 615攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為610攝氏度；②設(shè)置外延爐爐溫在1055 1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光N-GaN接觸層3 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為1060攝氏度；③設(shè)置外延爐爐溫在685 695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)綠光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層4 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為690攝氏度；④設(shè)置外延爐爐溫在995 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光P-GaN接觸層5 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為999攝氏度；⑤設(shè)置外延爐爐溫在905 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為950攝氏度；⑥設(shè)置外延爐爐溫在1055 1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層7 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為1060攝氏度；⑦設(shè)置外延爐爐溫在685 695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)藍(lán)光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層8 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為690攝氏度；⑧設(shè)置外延爐爐溫在995 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層9 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為999攝氏度；II.繼續(xù)生長(zhǎng)紅光發(fā)光層和黃光發(fā)光層,本實(shí)施例中，更換一臺(tái)新的外延爐,例如同樣選擇K465i MOCVD外延爐，包括①設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為690攝氏度；②設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為725攝氏度；③利用三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMAl、三甲基銦TMIn和磷烷PH3在所述GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11上生長(zhǎng)紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12 ;在所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12上生長(zhǎng)多量子阱MQWsAlGaInP有源區(qū)，AlGaInP有源區(qū)的阱壘組成為阱 (AlxGa1J InP/壘(AlyGa1J InP，其中 O 彡 x 彡 O. 4，O. 5 彡 y 彡 I. O ;在所述 AlGaInP 有源區(qū)上生長(zhǎng)厚度為O. 5um I. Oum的紅光P-AlGaInP上限制層14 ;在所述紅光P-AlGaInP上限制層14上生長(zhǎng)紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 ；④設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，在所述紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 上生長(zhǎng)黃紅光級(jí)聯(lián)層16 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為690攝氏度；⑤設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，在所述黃紅光級(jí)聯(lián)層16上依次生長(zhǎng)黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡及下限制層18、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21 ;本實(shí)施例中，本步驟選擇爐溫為725攝氏度；通過程序設(shè)置可以保證每一層生長(zhǎng)厚度滿足上述厚度條件，由此得到圖I所示的白光LED外延片。本實(shí)施例提供一種白光LED芯片的制作方法，所述制作方法采用上述的白光LED 外延片，包括如下步驟I.將所述白光LED外延片加工為L(zhǎng)ED芯片，其工藝流程如圖2所示，白光LED外延片一清洗一鍍透明電極層一透明電極圖形光刻一腐蝕一去膠一平臺(tái)圖形光刻一干法刻蝕一去膠一退火一SiO2沉積一窗口圖形光刻一SiO2腐蝕一去膠一N極圖形光刻一預(yù)清洗一鍍膜一剝離一退火一P極圖形光刻一鍍膜一剝離一研磨一切割一LED芯片。本步驟中制作LED芯片的工藝流程與現(xiàn)有技術(shù)中的制作芯片的工藝流程相同，只是選擇的白光LED外延片為本實(shí)施例上述技術(shù)方案中提供的白光LED外延片。II.在所述LED芯片的綠光N-GaN接觸層3上設(shè)置有N電極，及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21上方設(shè)置有P電極，得到圖3所示的LED芯片。采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的LED芯片其白光顯色指數(shù)可達(dá)到99。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別之處在于，本實(shí)施例中制作上述的白光LED外延片的工藝，包括如下步驟I.在外延爐內(nèi)生長(zhǎng)綠光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層，本步驟可選擇K465i MOCVD外延爐，其生長(zhǎng)過程包括如下步驟①將藍(lán)寶石襯底I放在托盤里送入外延爐，設(shè)置外延爐爐溫在605攝氏度范圍內(nèi)， 生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ；②設(shè)置外延爐爐溫在1055攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光N-GaN接觸層3 ；③設(shè)置外延爐爐溫在685攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4 ；④設(shè)置外延爐爐溫在995攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光P-GaN接觸層5 ；⑤設(shè)置外延爐爐溫在905攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6 ；⑥設(shè)置外延爐爐溫在1055攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層7 ；⑦設(shè)置外延爐爐溫在685攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8 ；⑧設(shè)置外延爐爐溫在995攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層9 ；II.更換一臺(tái)外延爐，同樣選擇K465i MOCVD外延爐，繼續(xù)生長(zhǎng)紅光發(fā)光層和黃光發(fā)光層，包括
①設(shè)置外延爐爐溫在680攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10 ；②設(shè)置外延爐爐溫在700攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層 11;③利用三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMAl、三甲基銦TMIn和磷烷PH3在所述GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11上生長(zhǎng)紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12 ;在所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12上生長(zhǎng)多量子阱MQWsAlGaInP有源區(qū)，AlGaInP有源區(qū)的阱壘組成為阱 (AlxGa1J InP/壘(AlyGa1J InP，其中 O ≤x ≤O. 4，O. 5 ≤y ≤I. O ;在所述 AlGaInP 有源區(qū)上生長(zhǎng)厚度為O. 5um I. Oum的紅光P-AlGaInP上限制層14 ;在所述紅光P-AlGaInP上限制層14上生長(zhǎng)紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 ；④設(shè)置外延爐爐溫在680攝氏度范圍內(nèi)，在所述紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15上生長(zhǎng)黃紅光級(jí)聯(lián)層16 ；⑤設(shè)置外延爐爐溫在700攝氏度范圍內(nèi)，在所述黃紅光級(jí)聯(lián)層16上依次生長(zhǎng)黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡及下限制層18、黃光多量子阱 AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21 ；采用本實(shí)施例上述工藝流程得到的LED芯片的白光顯色指數(shù)可達(dá)到96。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例I和實(shí)施例2的區(qū)別之處在于，I.在外延爐內(nèi)生長(zhǎng)綠光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層，本步驟可選擇K465i MOCVD外延爐，其生長(zhǎng)過程包括如下步驟①將藍(lán)寶石襯底I放在托盤里送入外延爐，設(shè)置外延爐爐溫在615攝氏度范圍內(nèi)， 生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ；②設(shè)置外延爐爐溫在1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光N-GaN接觸層3 ；③設(shè)置外延爐爐溫在695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層4 ；④設(shè)置外延爐爐溫在1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光P-GaN接觸層5 ；⑤設(shè)置外延爐爐溫在1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層6 ；⑥設(shè)置外延爐爐溫在1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層7 ；⑦設(shè)置外延爐爐溫在695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層8 ；⑧設(shè)置外延爐爐溫在1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層9 ；II.更換一臺(tái)外延爐，同樣選擇K465i MOCVD外延爐，繼續(xù)生長(zhǎng)紅光發(fā)光層和黃光發(fā)光層，包括①設(shè)置外延爐爐溫在700攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層10 ；②設(shè)置外延爐爐溫在740攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層 11;③利用三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMAl、三甲基銦TMIn和磷烷PH3在所述GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層11上生長(zhǎng)紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12 ;在所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層12上生長(zhǎng)多量子阱MQWsAlGaInP有源區(qū)，AlGaInP有源區(qū)的阱壘組成為阱 (AlxGa1J InP/壘(AlyGa1J InP，其中 O ≤x ≤O. 4，O. 5 ≤y ≤I. O ;在所述 AlGaInP 有源區(qū)上生長(zhǎng)厚度為O. 5um I. Oum的紅光P-AlGaInP上限制層14 ;在所述紅光P-AlGaInP上限制層14上生長(zhǎng)紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15 ；④設(shè)置外延爐爐溫在700攝氏度范圍內(nèi)，在所述紅光P-GaP電流擴(kuò)展層15上生長(zhǎng)黃紅光級(jí)聯(lián)層16 ；⑤設(shè)置外延爐爐溫在740攝氏度范圍內(nèi)，在所述黃紅光級(jí)聯(lián)層16上依次生長(zhǎng)黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層17、黃光N-AlGaInP過渡及下限制層18、黃光多量子阱 AlGaInP發(fā)光層19、黃光P-AlGaInP上限制層20及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層21 ；由此得到圖I所示的白光LED外延片。采用本實(shí)施例上述工藝流程得到的LED芯片的白光顯色指數(shù)可達(dá)到97。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種白光LED外延片，在藍(lán)寶石襯底(I)上成型有GaN緩沖層(2)，其特征在于 在所述GaN緩沖層(2)上依次成型有綠光N-GaN接觸層(3)、綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(4)、綠光P-GaN接觸層(5)、藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層￠)、藍(lán)光N-GaN接觸層(7)、藍(lán)光InGaN/ GaN多量子阱發(fā)光層(8)、藍(lán)光P-GaN接觸層(9)、紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層(10)、紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層(I I)、紅光N-AlGaInP過渡及下限制層(12)、紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(13)、紅光P-AlGaInP上限制層(14)、紅光P-GaP電流擴(kuò)展層(15)、黃紅光級(jí)聯(lián)層(16)、黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層(17)、黃光N-AlGaInP過渡和下限制層(18)、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(19)、黃光P-AlGaInP上限制層(20)及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的白光LED外延片，其特征在于所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(4)的厚度為IOOOnm lOOOOnm、波長(zhǎng)為530nm 540nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光LED外延片，其特征在于所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層⑷的厚度為1800nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的白光LED外延片，其特征在于所述綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(4)的波長(zhǎng)為535nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的白光LED外延片,其特征在于所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(8)的厚度為IOOOnm lOOOOnm、波長(zhǎng)為460nm 470nmo
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光LED外延片，其特征在于所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層⑶的厚度為1900nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的白光LED外延片，其特征在于所述藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(8)波長(zhǎng)為465nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的白光LED外延片,其特征在于所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(13)的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為620nm 635nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白光LED外延片，其特征在于所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(13)的厚度為900nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的白光LED外延片，其特征在于所述紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(13)的波長(zhǎng)為625nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一所述的白光LED外延片,其特征在于所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(19)的厚度為500nm 5000nm、波長(zhǎng)為585nm 595nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的白光LED外延片，其特征在于所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(19)的厚度為lOOOnrn。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的白光LED外延片，其特征在于所述黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(19)波長(zhǎng)為590nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一所述的白光LED外延片,其特征在于所述紅光P-AlGaInP上限制層(14)的厚度為500nm lOOOnrn。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一所述的白光LED外延片,其特征在于所述紅光N-AlGaInP過渡及下限制層(12)的厚度為500nm lOOOnm。
16.—種制作權(quán)利要求1-15任一所述的白光LED外延片的工藝,其特征在于包括如下步驟I.在外延爐內(nèi)生長(zhǎng)綠光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層，包括①將藍(lán)寶石襯底(I)放在托盤里送入外延爐，設(shè)置外延爐爐溫在605 615攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)GaN緩沖層⑵；②設(shè)置外延爐爐溫在1055 1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光N-GaN接觸層⑶；③設(shè)置外延爐爐溫在685 695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(4)；④設(shè)置外延爐爐溫在995 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)綠光P-GaN接觸層(5)；⑤設(shè)置外延爐爐溫在905 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層(6)；⑥設(shè)置外延爐爐溫在1055 1065攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層(7)；⑦設(shè)置外延爐爐溫在685 695攝氏度范圍內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d體，生長(zhǎng)藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層(8)；⑧設(shè)置外延爐爐溫在995 1005攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)藍(lán)光N-GaN接觸層(9)；II.繼續(xù)生長(zhǎng)紅光發(fā)光層和黃光發(fā)光層，包括①設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層(10)；②設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層(11);③利用三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)和磷烷(PH3)在所述GaP 電流擴(kuò)展及歐姆接觸層(11)上生長(zhǎng)紅光N-AlGaInP過渡及下限制層(12);在所述紅光 N-AlGaInP過渡及下限制層(12)上生長(zhǎng)多量子阱(MQWs) AlGaInP有源區(qū)，AlGaInP有源區(qū)的阱壘組成為阱(AlxGal_x) InP/壘(AlyGai_y) InP，其中0彡x彡0. 4，0. 5彡y彡I. 0 ;在所述AlGaInP有源區(qū)上生長(zhǎng)厚度為0. 5um I. Oum的紅光P-AlGaInP上限制層(14);在所述紅光P-AlGaInP上限制層(14)上生長(zhǎng)紅光P-GaP電流擴(kuò)展層(15)；④設(shè)置外延爐爐溫在680 700攝氏度范圍內(nèi)，在所述紅光P-GaP電流擴(kuò)展層(15)上生長(zhǎng)黃紅光級(jí)聯(lián)層(16)；⑤設(shè)置外延爐爐溫在700 740攝氏度范圍內(nèi)，在所述黃紅光級(jí)聯(lián)層(16)上依次生長(zhǎng)黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層(17)、黃光N-AlGaInP過渡及下限制層(18)、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層(19)、黃光P-AlGaInP上限制層(20)及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層(21)；由此得到白光LED外延片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的白光LED外延片的工藝，其特征在于所述步驟II在另一臺(tái)外延爐中進(jìn)行。
18.—種白光LED芯片的制作方法，所述制作方法采用權(quán)利要求1-15中任一所述的白光LED外延片，其特征在于，包括如下步驟I.將所述白光LED外延片加工為L(zhǎng)ED芯片；II.在所述LED芯片的綠光N-GaN接觸層(3)上設(shè)置有N電極，及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層(21)上方設(shè)置有P電極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種白光LED外延片及其制作工藝以及白光LED芯片的制作方法，白光LED外延片在藍(lán)寶石襯底上成型有GaN緩沖層，在緩沖層上依次成型有綠光N-GaN接觸層、綠光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層、綠光P-GaN接觸層、藍(lán)綠光級(jí)聯(lián)層、藍(lán)光N-GaN接觸層、藍(lán)光InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層、藍(lán)光P-GaN接觸層、紅藍(lán)光級(jí)聯(lián)層、紅光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層、紅光N-AlGaInP過渡及下限制層、紅光多量子阱AlGaInP發(fā)光層、紅光P-AlGaInP上限制層、紅光P-GaP電流擴(kuò)展層、黃紅光級(jí)聯(lián)層、黃光N-GaP電流擴(kuò)展及歐姆接觸層、黃光N-AlGaInP過渡和下限制層、黃光多量子阱AlGaInP發(fā)光層、黃光P-AlGaInP上限制層及黃光P-GaP電流擴(kuò)展層。本發(fā)明的外延片，擺脫了熒光粉的束縛，具有非常好的顯色性。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102593290SQ20121001578
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者吉志英, 吉愛華, 周升濤, 張 杰, 胡家祺, 邊樹仁 申請(qǐng)人:鄂爾多斯市榮泰光電科技有限責(zé)任公司