發(fā)光器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光器件(LED)包括p-n結(jié)二極管，p-n結(jié)二極管具有將電能轉(zhuǎn)換成光能的特性。LED可以形成為周期表的III族和V族元素的化合物半導(dǎo)體，并且通過調(diào)整化合物半導(dǎo)體的組成比例可以呈現(xiàn)各種顏色。
[0003]當(dāng)正向電壓施加到LED時(shí)，η層的電子與p層的空穴結(jié)合，并且由此釋放與導(dǎo)電帶和價(jià)電帶之間的帶隙能對(duì)應(yīng)的能量。該能量主要以熱或光的形式實(shí)現(xiàn)，并且LED以光的形式發(fā)出該能量。
[0004]例如，氮化物半導(dǎo)體呈現(xiàn)優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和寬的帶隙能，并且因此已經(jīng)在光學(xué)裝置和高功率電子裝置的領(lǐng)域中備受關(guān)注。特別地，采用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色、綠色和紫外光發(fā)出裝置已經(jīng)被商業(yè)化并且被廣泛使用。
[0005]通過將氮化物半導(dǎo)體層形成在藍(lán)寶石襯底并且將兩個(gè)電極層布置在氮化物半導(dǎo)體層上來制造水平型LED。
[0006]普通LED具有包括InGaN量子阱和GaN量子勢(shì)皇的有源結(jié)構(gòu)。由于電勢(shì)勢(shì)皇(potential barrier)因?yàn)镮nGaN和GaN之間的帶隙能的差異而在量子講和量子勢(shì)皇之間的邊界中較低，所以注入的電子的載流子限制功能可能退化并且可能發(fā)生電子溢出現(xiàn)象。相應(yīng)地，非輻射載流子的數(shù)目可能增加并且發(fā)光學(xué)效率可能突然減小。
[0007]同時(shí)，在出現(xiàn)電子溢出現(xiàn)象的情況下當(dāng)電流密度在外延結(jié)構(gòu)中逐漸增加時(shí)，發(fā)生帶隙的彎曲。結(jié)果是，即使在具有相同濃度的銦(In)的InGaN量子阱中，電流溢出現(xiàn)象也可能更嚴(yán)重。
[0008]在具有低電勢(shì)勢(shì)皇的量子阱中產(chǎn)生的電子溢出現(xiàn)象可能減少在多個(gè)量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)中生成的光子(hv)數(shù)。
[0009]同時(shí)，除量子阱中電子限制功能的退化之外，普通LED還具有另一個(gè)問題，即載流子傳輸效率在MQW結(jié)構(gòu)中較低。
[0010]例如，在MQW結(jié)構(gòu)中，額外注入到已經(jīng)充分充滿載流子的量子阱中的載流子需要傳輸?shù)较乱粋€(gè)量子阱。然而，由于電流密度增加造成的帶隙彎曲可能引起量子勢(shì)皇過高，造成載流子傳輸效率的退化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題
[0012]實(shí)施例提供了一種發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，該發(fā)光器件能夠增加載流子傳輸效率并且因此提高光學(xué)效率。
[0013]此外，實(shí)施例提供了一種發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，該發(fā)光器件包括能夠提高載流子限制效率并且因此提高光學(xué)效率的量子阱。
[0014]技術(shù)方案
[0015]根據(jù)實(shí)施例，提供了一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的有源層和布置在有源層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，有源層包括具有11^￡&1-"(0〈1〈1)的組成的量子阱和具有1114&1-#(0<7〈1)的組成的量子勢(shì)皇。有源層包括布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一量子阱、布置在第一量子阱上的第一量子勢(shì)皇、布置在第一量子勢(shì)皇上的第二量子阱和布置在第二量子阱上的第二量子勢(shì)皇。第一量子勢(shì)皇中的銦(In)的濃度向著第二量子阱逐漸增加，并且第一量子勢(shì)皇中的銦(In)的最大濃度低于第二量子阱中的銦(In)的濃度。
[0016]根據(jù)實(shí)施例，提供了一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的有源層和布置在有源層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，有源層包括具有11^￡&1-"(0〈1〈1)的組成的量子阱和具有1114&1-#(0<7〈1)的組成的量子勢(shì)皇。有源層包括布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一量子阱、布置在第一量子阱上的第一量子勢(shì)皇、布置在第一量子勢(shì)皇上的第二量子阱和布置在第二量子阱上的第二量子勢(shì)皇。第一量子阱和第一量子勢(shì)皇之間的第一有效勢(shì)皇高度大于第一量子勢(shì)皇和第二量子阱之間的第二有效勢(shì)皇高度。
[0017]有益效果
[0018]根據(jù)實(shí)施例，可以提供一種發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，該發(fā)光器件能夠提高載流子傳輸效率并且因此提高光學(xué)效率。
[0019]此外，根據(jù)實(shí)施例，可以提供一種發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，該發(fā)光器件包括能夠增加載流子限制效率并且因此提高光學(xué)效率的量子阱。
【附圖說明】
[0020]圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的橫截面視圖。
[0021 ]圖2是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的帶隙圖。
[0022]圖3是圖示根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的內(nèi)部量子效率的第一示例性視圖。
[0023]圖4是圖示根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的內(nèi)部量子效率的第二示例性視圖。
[0024]圖5是圖示根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的內(nèi)部量子效率的第三示例性視圖。
[0025]圖6至8是圖示制造根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的方法的橫截面視圖。
[0026]圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的橫截面視圖。
[0027]圖10是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。
[0028]圖11是圖示根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)的分解透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)。
[0030]在實(shí)施例的描述中，應(yīng)理解當(dāng)提及層(或膜)在另一層或襯底“上”時(shí)，它可以是直接在其它層或襯底上，或者也可存在中間層。進(jìn)一步地，應(yīng)理解當(dāng)提及層在另一層“下”時(shí)，它可以是直接在其它層下，或者也可存在一個(gè)或更多個(gè)中間層。此外，應(yīng)理解當(dāng)提及層在兩個(gè)層“之間”時(shí)，它可以在兩個(gè)層之間的唯一層，或者也可存在一個(gè)或更多個(gè)中間層。
[0031](實(shí)施例)
[0032]圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100的橫截面視圖。
[0033]根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100可包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11、布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11上的有源層12和布置在有源層12上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層13，有源層12包括量子阱12w和量子勢(shì)皇12b，量子阱12w具有InxGai—XN( 0〈x〈 1)的組成，量子勢(shì)皇12b具有InyGai—yN(0<y〈l)的組成。
[0034]此外，有源層12可包括多個(gè)量子阱和量子勢(shì)皇。例如，有源層12可包括布置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11上的第一量子阱12wl、布置在第一量子阱12wl上的第一量子勢(shì)皇12bl、布置在第一量子勢(shì)皇12bl上的第二量子阱12w2和布置在第二量子阱12w2上的第二量子勢(shì)皇12b20
[0035]在實(shí)施例中，提供了發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，在該發(fā)光器件中，通過提高載流子傳輸效率提高了光學(xué)效率。
[0036]此外，根據(jù)實(shí)施例，提供了發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)，在該發(fā)光器件中，通過提高載流子限制效率提高了光學(xué)效率。
[0037]圖2是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的帶隙圖。
[0038]在具有低電勢(shì)勢(shì)皇的量子阱中發(fā)生的電子溢出現(xiàn)象可能導(dǎo)致在多個(gè)量子阱MQW中生成的光子(hv)數(shù)的減少。
[0039]根據(jù)實(shí)施例，為了解決電子溢出現(xiàn)象，可以實(shí)施增強(qiáng)的量子限制帶隙(EQCB)結(jié)構(gòu)。
[0040]為了實(shí)施根據(jù)實(shí)施例的EQCB結(jié)構(gòu)，作為實(shí)際發(fā)光層的量子阱和量子勢(shì)皇具有重要作用。取決于量子阱和量子勢(shì)皇之間的有效勢(shì)皇高度，注入到量子阱中的載流子可以強(qiáng)化載流子限制功能或強(qiáng)化載流子傳輸功能，這造成所激發(fā)的光子(hv)數(shù)的增加。相應(yīng)地，可以增加波/能譜中出現(xiàn)的發(fā)射強(qiáng)度和內(nèi)部量子效率(IQE)。
[0041]鑒于此，根據(jù)實(shí)施例，可以通過逐漸增大量子阱12w中的銦(In)的濃度來形成可變的帶隙能，或者可以通過將量子勢(shì)皇12b中的銦(In)的濃度從0%逐漸增大來改變帶隙能。
[0042]例如，根據(jù)實(shí)施例，第一量子勢(shì)皇12bl中的銦(In)的濃度可以從0%向著第二量子阱12w2逐漸增大，并且第一量子勢(shì)皇12bl中的銦(In)的最大濃度可以低于第二量子阱12w2中的銦(In)的濃度。
[0043]此外，第一量子阱12wl中的銦(In)的濃度可以向著第一量子勢(shì)皇12bl逐漸增大，并且可以高于第一量子勢(shì)皇12bl中的銦(In)的濃度。進(jìn)一步地，第一量子阱12wl中的銦(In)的最大濃度可以是第一量子阱12wl的最小濃度的兩倍或更少。
[0044]根據(jù)實(shí)施例