一種紅黃光的發(fā)光二極管外延片及芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種紅黃光的發(fā)光二極管外延片及芯片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅黃光的高亮度AlGaInP系的發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)具有體積小、壽命長、功耗低等優(yōu)點，在白色光源、全色顯示、交通信號燈和城市亮化工程等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]AlGaInP LED外延片自下而上包括N型襯底、N型緩沖層、N型犧牲層、N型歐姆接觸層、N型電流擴(kuò)展層、N型限制層、多量子阱層、P型限制層、P型過渡層、P型電流擴(kuò)展層、P型歐姆接觸層，N型襯底為GaAs襯底，P型電流擴(kuò)展層和P型歐姆接觸層為GaP層。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]GaAs襯底會吸收外延片發(fā)出的光，因此通常會將P型歐姆接觸層粘合到Si或藍(lán)寶石基板上，并去除GaAs襯底，即進(jìn)行外延層(包括N型緩沖層、N型犧牲層、N型歐姆接觸層、N型電流擴(kuò)展層、N型限制層、多量子阱層、P型限制層、P型過渡層、P型電流擴(kuò)展層、P型歐姆接觸層)轉(zhuǎn)移，由此外延片得到的芯片N面朝上，與垂直結(jié)構(gòu)的藍(lán)綠光LED芯片不匹配。如果集成紅黃光的LED芯片與藍(lán)綠光的LED芯片，則需要將N面朝上的紅黃光LED芯片進(jìn)行外延層二次轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)P面朝上，但二次轉(zhuǎn)移外延層會降低產(chǎn)品良率和提高生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種紅黃光的發(fā)光二極管外延片及芯片的制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施例提供了一種紅黃光的發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括P型襯底、以及依次層疊在所述P型襯底上的P型緩沖層、P型犧牲層、P型歐姆接觸層、P型高摻雜層、P型電流擴(kuò)展層、P型限制層、多量子阱層、N型限制層、N型電流擴(kuò)展層、N型高摻雜層，所述P型襯底為GaAs襯底，所述P型緩沖層為GaAs層，所述P型犧牲層為GaInP層，所述P型歐姆接觸層為GaAs層，所述P型高摻雜層和所述P型電流擴(kuò)展層為AlGaAs層，所述N型電流擴(kuò)展層和所述N型高摻雜層為AlGaInP層。
[0008]可選地，所述AlGaAs層為AlxGa1-xAs層，0.45 < x < 0.65。
[0009]可選地，所述AlGaInP層為(AlyGa1-y)Q.5InQ.5P層，0.5 < y < 0.8。
[0010]可選地，所述P型襯底的摻雜雜質(zhì)為鋅元素，所述P型襯底的摻雜濃度為118?2*1018cm—3，所述P型襯底的厚度為340?360μπι。
[0011]可選地，所述P型緩沖層的摻雜雜質(zhì)為鎂元素，所述P型緩沖層的摻雜濃度為6*1017?2*1018cm—3，所述P型緩沖層的厚度為150?250nm。
[0012]可選地，所述P型犧牲層的摻雜雜質(zhì)為鎂元素，所述P型犧牲層的摻雜濃度為118?2*1018cm—3，所述P型犧牲層的厚度為180?250nm。
[0013]可選地，所述P型歐姆接觸層的摻雜雜質(zhì)為碳元素，所述P型歐姆接觸層的摻雜濃度為5*1018?9*1018cm—3，所述P型歐姆接觸層的厚度為80?lOOnm。
[0014]可選地，所述P型高摻雜層的摻雜雜質(zhì)為碳元素，所述P型高摻雜層的摻雜濃度為119?5*1019cm—3，所述P型高摻雜層的厚度為100?150nm;所述P型電流擴(kuò)展層的摻雜雜質(zhì)為鎂元素，所述P型電流擴(kuò)展層的摻雜濃度為2*1018?8*1018cm—3，所述P型電流擴(kuò)展層的厚度為900 ?1200nm。
[0015]可選地，所述N型高摻雜層的摻雜雜質(zhì)為硅元素，所述N型高摻雜層的摻雜濃度為4*1018?8*1018cm—3，所述N型高摻雜層的厚度為100?150nm;所述N型電流擴(kuò)展層的摻雜雜質(zhì)為硅元素，所述N型電流擴(kuò)展層的摻雜濃度為1.2*1018?2*1018cm—3，所述N型電流擴(kuò)展層的厚度為0.9?1.5μπι。
[0016]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，所述發(fā)光二極管芯片由上述發(fā)光二極管外延片制備而成，所述制備方法包括:
[0017]在P型襯底上依次生長P型緩沖層、P型犧牲層、P型歐姆接觸層、P型高摻雜層、P型電流擴(kuò)展層、P型限制層、多量子阱層、N型限制層、N型電流擴(kuò)展層、N型高摻雜層，所述P型襯底為GaAs襯底，所述P型緩沖層為GaAs層，所述P型犧牲層為GaInP層，所述P型歐姆接觸層為GaAs層，所述P型高摻雜層和所述P型電流擴(kuò)展層為AlGaAs層，所述N型電流擴(kuò)展層和所述N型高摻雜層為AlGaInP層；
[0018]在所述N型高摻雜層上制作全方位反光鏡層；
[0019]將所述全方位反光鏡層粘合到基板上；
[0020]去除所述P型犧牲層、所述P型緩沖層、所述P型襯底；
[0021 ]分別在所述基板和所述P型歐姆接觸層上形成電極。
[0022]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0023]通過在P型襯底上依次層疊P型緩沖層、P型犧牲層、P型歐姆接觸層、P型高摻雜層、P型電流擴(kuò)展層、P型限制層、多量子阱層、N型限制層、N型電流擴(kuò)展層、N型高摻雜層，P型襯底為GaAs襯底，P型歐姆接觸層為GaAs層，避免了GaP歐姆接觸層與GaAs襯底之間的不匹配，工藝容易控制和實現(xiàn)，而且只需要一次外延層轉(zhuǎn)移即可得到P面朝上的紅黃光LED芯片，實現(xiàn)與垂直結(jié)構(gòu)的藍(lán)綠光LED芯片的集成，產(chǎn)品良率高、生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管芯片的制備方法的流程圖；
[0027]圖3a_圖3e是本發(fā)明實施例二提供的發(fā)光二極管芯片制備過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029]實施例一
[0030]本發(fā)明實施例提供了一種紅黃光的發(fā)光二極管外延片，參見圖1，該發(fā)光二極管外延片包括P型襯底1、以及依次層疊在P型襯底I上的P型緩沖層2、P型犧牲層3、P型歐姆接觸層4、P型高摻雜層5、P型電流擴(kuò)展層6、P型限制層7、多量子阱層8、N型限制層9、N型電流擴(kuò)展層10、N型高摻雜層11。
[0031]在本實施例中，P型襯底I為GaAs襯底，P型緩沖層2為GaAs層，P型犧牲層3為GaInP層，P型歐姆接觸層4為GaAs層，P型高摻雜層5和P型電流擴(kuò)展層6為AlGaAs層，P型限制層7為AlInP層，多量子阱層8由量子阱層和量子皇層交替生長形成(量子阱層和量子皇層分別為Al組分不同的AlGaInP層)，N型限制層9為AlInP層，N型電流擴(kuò)展層10和N型高摻雜層11為AlGaInP 層。
[0032]具體地，GaAs襯底可以為2或4寸的100面偏向《111 ))A+5° GaAs襯底。
[0033]優(yōu)選地，AlGaAs層可以為AlxGapxAs層，0.45<x<0.65。當(dāng) x<0.45 時,AlxGa1-xAs 為直接帶隙，會吸收量子講發(fā)出的光；當(dāng)x>0.65時，AlxGa1-xAs層摻雜困難，會造成正向電壓尚O
[0034]優(yōu)選地，AlGaInP層可以為(AlyGa1-y)0.5In0.5P層，0.5< y < 0.8。當(dāng)y <0.5時，(AlyGa1Ik5IntL5P層會吸收量子阱發(fā)出的光；當(dāng)y>0.8時，電流擴(kuò)展受到限制。
[0035]優(yōu)選地，y= 0.6。
[0036]可選地，P型襯底I的摻雜雜質(zhì)可以為鋅元素，P型襯底I的摻雜濃度可以為118?2*118Cnf3，P型襯底I的厚度可以為340?360μπι。當(dāng)P型襯底I的摻雜濃度小于118Cnf3時，電壓偏高；當(dāng)P型襯底I的摻雜濃度大于2*1018cm—3時，晶格質(zhì)量差，結(jié)晶質(zhì)量不好。當(dāng)P型襯底I的厚度小于340μπι時，容易碎片；當(dāng)P型襯底I的厚度大于360μπι時，增加生產(chǎn)成本。
[0037]優(yōu)選地，P型襯底I的摻雜濃度可以為1.2*1018cnf3。
[0038]可選地，P型緩沖層2的摻雜雜質(zhì)可以為鎂元素或鋅元素，還可以選擇原子相對質(zhì)量接近或略大的摻雜源代替，P型緩沖層2的摻雜濃度可以為6*1017?2*1018cm—3，與GaAs襯底相同或相近，P型緩沖層2的厚度可以為150?250nm。當(dāng)P型緩沖層的厚度小于150nm時，無法掩蓋P型襯底I的缺陷；當(dāng)P型緩沖層的厚度大于250nm時，造成浪費。
[0039]優(yōu)選地，P型緩沖層2的摻雜濃度可以為1018cm—3。
[0040]可選地，P型犧牲層3的摻雜雜質(zhì)可以為鎂元素或