專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別是其外延結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從AlGalnP紅色、黃色發(fā)光二極管在20實(shí)際90年代的早期出現(xiàn)，和稍后的GaN 藍(lán)色、綠色和白色發(fā)光二極管的研發(fā)，這些發(fā)光二極管已在很多高效固態(tài)照明領(lǐng)域上有廣 泛的用途，例如全色彩屏幕顯示器、汽車用燈、背光源、交通信號(hào)燈、景觀及日常照明等。 AlGalnP發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)已日趨成熟，但是由于許多原因，AlGalnP發(fā)光二極管的 外量子效率偏低。其中一個(gè)重要原因就是許多有源區(qū)發(fā)射出來(lái)的光，在經(jīng)過(guò)外延層時(shí)，由于 折射率差，發(fā)生全反射。使得許多有源區(qū)發(fā)出的光最終無(wú)法從外延層中射出。所以，如何提 高AlGalnP發(fā)光二極管的外量子效率，將這部分發(fā)生全反射的光提取出來(lái)，以提高其亮度， 成為目前研究的重點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種亮度高的新型發(fā)光二極管。 本實(shí)用新型技術(shù)方案是在N-GaAs襯底上外延結(jié)構(gòu)由下至上依次為n-GaAs緩 沖層、隧穿結(jié)、p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制層(其中x為 0. 6 1， y為0. 4 0. 6) 、Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP有源區(qū)(其中x為0 0. 5， y為 0. 4 0. 6) 、n- (AlxGal-x) ylnl-yP上限制層(其中x為0. 6 1， y為0. 4 0. 6)、電流擴(kuò)
展層、表面粗化層和GaAs歐姆接觸層。 本實(shí)用新型在常規(guī)LED結(jié)構(gòu)上添加一層粗化層，粗化層可以增加LED器件的有效 出光面積，并且可以使原先發(fā)生全反射而無(wú)法射出的光，在下次以不同角度射向界面，將這 些光從外延層中重新提取出來(lái)，極大的提高了 AlGalnP發(fā)光二極管的外量子效率，以提高 亮度。本實(shí)用新型還利用隧穿結(jié)將n-GaAs襯底與其他有效外延層連接起來(lái)。對(duì)比目前比 較成熟的倒裝粗化LED(參見(jiàn)文獻(xiàn)IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 20， NO. 20， OCTOBER 15,2008)，除去了襯底剝離、bonding等復(fù)雜的芯片工藝步驟，從而簡(jiǎn)化芯片流程， 大大提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高成品率。 本實(shí)用新型所述隧穿結(jié)可以為n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/ p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/p-AlInP、 n-GalnP/p-GalnP、 n-AlGalnP/p-AlGalnP 中的任一種。 本實(shí)用新型所述布拉格反射層可以為p-AlAs/p-AlxGal-xAs、 p-AlInP/ p- (AlxGal-x) ylnl-yP、 AlAs/GaAs中的任一種。 上述電流擴(kuò)展層為n- (AlxGal-x) ylnl-yP。且，n_ (AlxGal-x) ylnl-yP中，x為0 1， y為0. 45 0. 55。 本實(shí)用新型所述表面粗化層可以為n-AlInP、 n_ (AlxGal-x) yInl-yP、 n_GaP中的
任一種。
3[0011] 上述n-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為0 1， y為0. 45 0. 55。
圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本實(shí)用新型在N-GaAs襯底11上外延結(jié)構(gòu)由下至上依次為n-GaAs 緩沖層1、隧穿結(jié)2、 p-GaAs緩沖層3、布拉格反射層4、 p-(AlxGal-x) ylnl-yP下限制層5、 Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP有源區(qū)6、 n_(AlxGal-x) ylnl-yP上限制層7、電流擴(kuò)展層8、 表面粗化層9和GaAs歐姆接觸層10。 具體生長(zhǎng)方法步驟如下 1、在300°C 50(TC的溫度下，對(duì)n-GaAs襯底11進(jìn)行表面處理，去除水氣。 2 、生長(zhǎng)n-GaAs緩沖層1 。 3、生長(zhǎng)隧穿結(jié)2。隧穿結(jié)非常重要，用來(lái)連接n-GaAs緩沖層1與p-GaAs緩沖層 3，保證正向電流在n-p結(jié)中依舊導(dǎo)通，是本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)之一。 隧穿結(jié)2可以為n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/p-AlInP、 n-GalnP/p-GalnP、 n-AlGalnP/p-AlGalnP中的任一 種。 4、生長(zhǎng)p-GaAs緩沖層3。 5、生長(zhǎng)布拉格反射層4，用來(lái)反射有源區(qū)射出的光，以免被GaAs徹底吸收。 布拉格反射層4可以為p-AlAs/p-AlxGal-xAs(x取值為0 0. 7)或p-AlInP/ p- (AlxGal-x) ylnl-yP (x取值為0. 3 0. 7， y取值為0. 4 0. 6)。 6、生長(zhǎng)p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制層5。目的在于限制載流子，增加復(fù)合幾率。 7、生長(zhǎng)Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值為0 0. 5，y取值為0. 4 0. 6)
有源區(qū)6。 8、生長(zhǎng)n-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值為0. 6 1， y取值為0. 4 0. 6)上限
制層7。作用與下限制層5相同，在于限制載流子，增加復(fù)合幾率。 9、生長(zhǎng)電流擴(kuò)展層8。更好的擴(kuò)展電流，使電流分布均勻，提高發(fā)光二極管各項(xiàng)參 數(shù)的均勻性。 電流擴(kuò)展層為n-(AlxGal-x)ylnl-yP，其中Al組分x = 0 1， y取值為0. 45
0.55。電流擴(kuò)展層的摻雜濃度為1X1018 1乂102°，外延厚度為5000 A 50000 A。 10、生長(zhǎng)表面粗化層9。表面粗化層的生長(zhǎng)是本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)之二。粗化層通
過(guò)粗化后明顯提高了發(fā)光二極管的外量子效率，光強(qiáng)大幅度提高。 表面粗化層9可以為n-(AlxGal-x)ylnl-yP、n-GaP中的任一種。 上述n-(AlxGal-x)ylnl-yP的Al組分x = 0 1， y取值為0. 45 0. 55。 表面粗化層9的摻雜濃度為1 X 1018 1 X 102°，外延厚度為5000 A 50000 A。 11、生長(zhǎng)歐姆接觸層10。 本實(shí)用新型均采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)進(jìn)行外延生長(zhǎng)。
權(quán)利要求發(fā)光二極管，其特征在于在N-GaAs襯底上外延結(jié)構(gòu)由下至上依次為n-GaAs緩沖層、隧穿結(jié)、p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、電流擴(kuò)展層、表面粗化層和GaAs歐姆接觸層；所述p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層中，x為0.6～1，y為0.4～0.6；所述Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)中，x為0～0.5，y為0.4～0.6；所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層中，x為0.6～1，y為0.4～0.6。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)光二極管，其特征在于所述隧穿結(jié)為n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/p-AlInP、 n-GalnP/ p-GalnP、 n-AlGalnP/p-AlGalnP中的任一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)光二極管，其特征在于所述布拉格反射層為p-AlAs/ p_AlxGal_xAs或p_AlInP/p_(AlxGal-x)ylnl-yP ;所述p_AlAs/p_AlxGal_xAs中，x為0 0. 7 ;所述p-AlInP/p-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為0. 3 0. 7， y為0. 4 0. 6。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述發(fā)光二極管，其特征在于所述電流擴(kuò)展層為n-(AlxGal-x) ylnl-yP，其中，x為0 1， y為0. 45 0. 55。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)光二極管，其特征在于所述表面粗化層為n-(AlxGal-x) ylnl-yP、n-GaP中的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求7所述發(fā)光二極管，其特征在于所述n-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為 0 1， y為0. 45 0. 55。
專利摘要發(fā)光二極管，涉及發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。在N-GaAs襯底上外延結(jié)構(gòu)由下至上依次為n-GaAs緩沖層、隧穿結(jié)、p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、電流擴(kuò)展層、表面粗化層和GaAs歐姆接觸層。本實(shí)用新型可增加有效出光面積，極大地提高亮度。利用隧穿結(jié)將n-GaAs襯底與其他有效外延層連接起來(lái)。對(duì)比目前比較成熟的倒裝粗化LED，除去了襯底剝離、bonding等復(fù)雜的芯片工藝步驟，簡(jiǎn)化芯片流程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高成品率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK201466053SQ20092004765
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者張雙翔, 張銀橋, 王向武, 蔡建九 申請(qǐng)人:揚(yáng)州乾照光電有限公司