專利名稱：一種四元發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種四元發(fā)光二極管，涉及到一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，旨在提供一種可增加發(fā)光效率的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED,light emitting diode)是由 III-IV 族化合物，如 GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP (磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，具有一般P_N結(jié)的正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。由于四元系紅黃光發(fā)光二極管材料本身的吸光性較強(qiáng)，尤其是砷化鎵襯底吸光作用明顯，因此普通結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管出光效率較低。同時(shí)，普通發(fā)光二極管芯片的電極結(jié)構(gòu)由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一部分電流會從電極下方經(jīng)過，造成了有效發(fā)光面積損失。因此，由于以上兩方面因素的影響，普通結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的外量子效率較低。針對以上兩方面問題，分別有人提出了 DBR(布拉格反射)增亮技術(shù)和電流阻擋技術(shù)。但是，由于各項(xiàng)技術(shù)的局限性，提高出光效率的作用比較有限，有的成本較高，不利于規(guī)?；a(chǎn)。如何綜合運(yùn)用多種途徑，大幅度提高發(fā)光二極管的出光效率，是目前需要解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容在發(fā)光二極管的電流注入的電極下方制作電流阻擋層，可以使大部分電流由電極周圍的電流擴(kuò)展層流過有源區(qū)，這樣避免了電極下方電流的擁擠，但是因?yàn)樵摬糠蛛娏鳟a(chǎn)生的光子由于電極的阻擋和體內(nèi)吸收，而不能發(fā)射到體外，在體內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，大大減低了器件性能。同時(shí)由于四元系紅黃光發(fā)光二極管材料本身的吸光性較強(qiáng)，因此普通結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管出光效率較低，為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種四元發(fā)光二極管及其制備方法。一種四元發(fā)光二極管，包括自下而上的襯底1、緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、活性層5、上包覆層6，其特征在于在上包覆層6與電極相對的位置制作有電流阻擋層7，在電流阻擋層7的表面生長有外延窗口層8，電流阻擋層7上安裝有電極9 ；所述的布拉格反射器3的邊緣為反射系數(shù)較含鋁層高的含氧化鋁層。電流阻擋層7的材料為絕緣非金屬材料。所述的一種四元發(fā)光二極管的制造方法，包含下列步驟a.外延第一次生長，完成外延層基本結(jié)構(gòu)由底部開始依次為襯底1、緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、活性層5和上包覆層6 ；如圖1所示。b.制作電流阻擋層7 該阻擋層通過沉積、光刻和刻蝕工藝，在外延表面與電極相對的位置制作電流阻擋層7 ；C.外延第二次生長在電流阻擋層7表面生長外延窗口層8，形成完整外延結(jié)構(gòu)，
3完成外延的制備；d.在外延表面制作與電流阻擋層7相位置相對的電極9 ；如圖2所示。e.對外延層中的布拉格反射器氧化將布拉格反射器的含鋁層氧化為含氧化鋁層，提高該層的反射系數(shù)；f.研磨減薄襯底，通過金屬鍍膜在襯底底部淀積金屬層；g.將外延切割成獨(dú)立芯片。上述的電流阻擋層7是通過對外延層本身的光刻、刻蝕過程而形成的對電流有阻擋效果的外延表面。上述的四元發(fā)光二極管的制造方法，對于布拉格反射器7的氧化方法包含濕氮或濕氧的氧化方式。上述的窗口層8的制作即為外延的第二次生長，在電流阻擋層7表面生長外延GaP層。本實(shí)用新型可以獲得如下有益效果，提出了一種四元發(fā)光二極管極，它是一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合增亮發(fā)光二極管，優(yōu)化結(jié)構(gòu)不僅是在電極下方制作電流阻擋層，讓電流從電極周圍流過，減少了發(fā)光損失，而且通過氧化的方式改善外延結(jié)構(gòu)，提高布拉格反射器層的反射效率，兩者的復(fù)合作用使發(fā)光二極管的出光效率得到了大幅度提高。將以上兩種方法同時(shí)應(yīng)用到發(fā)光二極管器件制作當(dāng)中，由于二者的復(fù)合作用，可以使器件的發(fā)光效率提升一倍以上。

圖1為普通外延片的外延結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為增加電流阻擋層的外延結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型公開的一種四元發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型公開的一種四元發(fā)光二極管的制作流程圖。圖中1、襯底，2、緩沖層，3、布拉格反射器，4、下包覆層，5、活性層，6、上包覆層，7、電流阻擋層，8、窗口層，9、電極，10氧化層
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對于本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明如圖3所示，一種四元發(fā)光二極管，包括自下而上的襯底1、緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、活性層5、上包覆層6，其特征在于在上包覆層6與電極相對的位置制作有電流阻擋層7，在電流阻擋層7的表面生長有外延窗口層8，電流阻擋層上安裝有電極9 ；所述的布拉格反射器7為反射系數(shù)較含鋁層高的含氧化鋁層。電流阻擋層7的材料為絕緣非金屬材料。所述的一種四元發(fā)光二極管的制造方法如圖4所示，包含下列步驟a.外延第一次生長，完成外延基本結(jié)構(gòu)由底部開始依次為襯底1、緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、活性層5和上包覆層6，如圖1所示；b.制作電流阻擋層7 該阻擋層通過沉積、光刻和刻蝕工藝，在外延表面與電極相對的位置制作電流阻擋層7 ；[0032]c.外延第二次生長在電流阻擋層7表面生長外延窗口層8，形成完整外延結(jié)構(gòu)，完成外延的制備；d.在外延表面制作與電流阻擋層7相位置相對的電極9，如圖2 ；e.對外延層中的布拉格反射器氧化將布拉格反射器的含鋁層氧化為含氧化鋁層，提高該層的反射系數(shù)；f.研磨減薄襯底，通過金屬鍍膜在襯底底部淀積金屬層；g.將外延切割成獨(dú)立芯片。所述的電流阻擋層7是通過對外延層本身的光刻、刻蝕過程而形成的對電流有阻擋效果的外延表面述的四元發(fā)光二極管的制造方法，對于布拉格反射器7的氧化方法包含濕氮或濕氧的氧化方式。上述的窗口層8的制作即為外延的第二次生長，在電流阻擋層7表面生長外延GaP層。如上所述，本實(shí)用新型提供一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合增亮發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及其制造方法，于是依法提呈實(shí)用新型專利的申請，然而，以上的實(shí)施說明是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，并非以此局限本實(shí)用新型，是以，舉凡與本實(shí)用新型的構(gòu)造、裝置、特征等近似、雷同的，均應(yīng)屬本實(shí)用新型的創(chuàng)設(shè)目的及申請專利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種四元發(fā)光二極管，包括自下而上的襯底(1)、緩沖層O)、布拉格反射器(3)、下包覆層G)、活性層(5)、上包覆層(6)，其特征在于在上包覆層(6)與電極相對的位置制作有電流阻擋層(7)，在電流阻擋層(7)的表面生長有外延窗口層(8)，電流阻擋層上安裝有電極(9)；所述的布拉格反射器(7)的邊緣為含氧化鋁層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四元發(fā)光二極管，其特征在于電流阻擋層(7)的材料為絕緣非金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四元發(fā)光二極管，其特征在于所述的電流阻擋層(7)是通過對外延層本身的光刻、刻蝕過程而形成的對電流有阻擋效果的外延表面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種四元發(fā)光二極管，涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管及制作方法，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。其包括自下而上的襯底1、緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、活性層5、上包覆層6，其在上包覆層6與電極相對的位置制作有電流阻擋層7，在電流阻擋層7的表面生長有外延窗口層8，電流阻擋層上安裝有電極9；所述的布拉格反射器3為反射系數(shù)較含鋁層高的含氧化鋁層。本實(shí)用新型在外延層表面制作與電極對應(yīng)的電流阻擋區(qū)域，減少亮度損失，同時(shí)結(jié)合濕氧化工藝優(yōu)化外延層材料性質(zhì)，大幅度提高出光效率，從而得到一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的復(fù)合增亮的發(fā)光二極管。
文檔編號H01L33/02GK202308026SQ20112014690
公開日2012年7月4日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者張敬偉, 時(shí)偉, 王駿, 董耀盡, 陳志潮, 黃光輝 申請人:北京太時(shí)芯光科技有限公司