專利名稱：：一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體器件的
技術(shù)領(lǐng)域：
，與改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管有關(guān)。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管(LED)具有小體積、固體化、長(zhǎng)壽命、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，是其它類型的顯示器件難以比擬的。近幾年來(lái)LED無(wú)論產(chǎn)量、還是產(chǎn)值都躍居半導(dǎo)體光電器件絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，比起其它半導(dǎo)體材料總和還要多。鋁鎵銦磷AlGalnP發(fā)光二極管LED在黃綠、橙色、橙紅色、紅色波段性能優(yōu)越，其在RGB(三基色的光——紅、綠和藍(lán))白色光源、全色顯示、交通信號(hào)燈、城市亮化工程等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在砷化鎵GaAs襯底上外延AlGalnP材料，可獲得顏色覆蓋范圍從紅色、橙色、黃色到黃綠波段的發(fā)光二極管。AIGalnP發(fā)光二極管的外延材料結(jié)構(gòu)自下而上依次包括n-GaAs(砷化鎵)緩沖層、AlAs(砷化鋁)/Al"一xAs(鋁鎵砷)或AlInP(鋁銦磷)/(AH》yIrvyP(鋁鎵銦磷)布拉格反射層、n-(AlxGaJ,In卜yP(鋁鎵銦磷)下限制層、Undoped(非摻雜)-(AIDJn!—yP有源區(qū)、p-(AIDylrvyP上限制層和P型電流擴(kuò)展層(磷化鎵GaP或鋁鎵砷ALGahAs)，如圖2所示。電流擴(kuò)展層的材料，一般選取寬帶隙材料GaP或ALGa,iAs。GaP材料的化學(xué)穩(wěn)定性好，具有高電導(dǎo)率和對(duì)AlGalnP發(fā)光波長(zhǎng)全透明的特點(diǎn)，作為透光窗口能獲得高的外量子效率，但GaP材料相對(duì)AlGalnP材料有很大的晶格失配，達(dá)到-3.6%，這種失配導(dǎo)致在界面形成的網(wǎng)狀位錯(cuò)密度增加，不利于GaP材料在AlGalnP材料上的生長(zhǎng)，界面處晶格質(zhì)量差，電子遷移率低，不僅影響電流的擴(kuò)展，而且容易導(dǎo)致器件的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。AlxGai—xAs材料作為電流擴(kuò)展層材料，本身與AlGalnP材料晶格匹配，能被P型重?fù)诫s且載流子遷移率較高，但是Al,Ga,iAs材料由于含有鋁組分，電流擴(kuò)展層中鋁容易與氧、水等反應(yīng)而變質(zhì)，影響器件的可靠性。因此，對(duì)電流擴(kuò)展層的材料進(jìn)行研究、改良，實(shí)有必要。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提出了一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管，以集GaP和Al^hAs材料的優(yōu)點(diǎn)于--體，避免材料的氧化，保證電流擴(kuò)展和器件的可靠性、穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管，N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/AlxGa,—xAs或AlInP/(Al,Ga卜x),In卜yP布拉格反射層、n-(AlxGa,—x)yIn,—yP下限制層、Undoped-(AlxGa,—x)Jn^P有源區(qū)、p-(AlxGa,—x)Jm—yP上限制層、p++AlxGai—xAs和p-GaP組合電流擴(kuò)展層，p++AlxGai—xAs在下面為第一電流擴(kuò)展層，P-GaP在上面為第二電流擴(kuò)展層。所述p++AlxGahAS第一電流擴(kuò)展層厚度為5500nra，p-GaP第二電流擴(kuò)展層厚度為0.315um。所述p++AlxGai-xAs第一電流擴(kuò)展層中摻雜碳C元素，摻雜濃度大于1X1019，p-GaP第二電流擴(kuò)展層中摻雜鎂Mg或鋅Zn或碳C元素，摻雜濃度為1X10181X102°。所述含碳C元素的物質(zhì)是四氯化碳CCh、四溴化碳CBn或含碳元素的金屬有機(jī)源。采用上述方案后，本實(shí)用新型因?yàn)閷⒈幼鳛榈谝浑娏鲾U(kuò)展層，p++AlxGai-xAs本身與AlGalnP材料晶格匹配，可以結(jié)合得極為密合，然后，將P-03第二電流擴(kuò)展層生長(zhǎng)在？++八11^1-!^3上，因此，受覆蓋在上面的p-GaP第二電流擴(kuò)展層保護(hù)，可有效防止p++AlxGai-xAs材料中鋁組分與氧、水等反應(yīng)而變質(zhì)，保證器件的可靠性，而且，此時(shí)p-GaP的生長(zhǎng)較現(xiàn)有技術(shù)直接生長(zhǎng)在p-(AlxGah)yIni-yP上限制層上更為容易，可以有良好的介面，從而獲得良好的外延表面質(zhì)量，大大提高生產(chǎn)的成品率，以及器件的可靠性和穩(wěn)定性。再則，本實(shí)用新型。++八1^^^3第一電流擴(kuò)展層？型可重?fù)剑鐡诫sC(大于1X10M)，p-GaP第二電流擴(kuò)展層中慘雜Mg或Zn或C元素(1X10181X102°),使整個(gè)窗層結(jié)構(gòu)的電流擴(kuò)展良好，發(fā)光二極管的正向電壓大大降低，電流的擴(kuò)展效率得以增強(qiáng)。又因?yàn)镃摻雜的擴(kuò)散系數(shù)很小，性質(zhì)穩(wěn)定，大大提高了器件的可靠性和穩(wěn)定性。另外，p++ALGai-xAs材料依Al組分的大小禁帶寬度可調(diào)，可進(jìn)一步提高了AlGalnP發(fā)光二極管的出光效率。圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意5圖2是現(xiàn)有高效發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型的改良電流擴(kuò)展層的AlGalnP發(fā)光二極管在外延材料結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)有AlGalnP發(fā)光二極管類似。N-GaAs襯底10的外延材料依次為n-GaAs緩沖層20、布拉格反射層30、n-(AHx)yln卜yP下限制層40、Undoped-(AlxGai-x)Jn卜yP有源區(qū)50、p-(AIDylm-yP上限制層60、p++AlxGai—xAs70和p-GaP80組合電流擴(kuò)展層。其中，布拉格反射層30為AlAs/AlxGa卜xAs或AlInP/(A1UyIn卜yP，0.35《x《0.7,周期為026個(gè)，n—(Al,Ga卜x)Jn卜yP下限制層40中0.6《x《l，0.45《y《0.55，p—(A1UJm—yP上限制層60中0.6《x《l，0Ky《0.55，Undoped—(A1Uylm—yP有源區(qū)50為MQW(多量子肼)結(jié)構(gòu)。不同之處在于？++八1^31-^370和p-GaP80組合電流擴(kuò)展層，其中p++AlxGai-xAs70在下面為第一電流擴(kuò)展層，0.35《x《0.7，碳摻雜濃度大于1X1019，厚度為5500nm，p-GaP80在上面為第二電流擴(kuò)展層，摻雜鎂或鋅或碳元素，摻雜濃度為1X10181X102°，厚度為O.315um。p++AlxGai—xAs電流擴(kuò)展層中的C元素?fù)诫s是采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(M0CVD)技術(shù)，在生長(zhǎng)完AlGalnP材料層后，將三甲基鎵、三甲基鋁和砷垸同時(shí)通入反應(yīng)腔體，讓其在58080(TC的高溫下發(fā)生分解，Al、Ga和As原子結(jié)合生成AlxGa卜xAs材料，通過(guò)控制三甲基鎵、三甲基鋁通入的摩爾流量來(lái)控制Al組分x。與此同時(shí)，通過(guò)輸入CC14，、CBr4或其他(能否指明)在高溫下分解可以產(chǎn)生碳原子的有機(jī)源材料形成P型摻雜材料。薄層AlxGai-xAs為20nm300nm。在AlxGahAs結(jié)束后，系統(tǒng)氣流切換為三甲基鎵和磷烷，并通入Mg或Zn或C，在高溫下分解沉淀形成GaP材料。外延材料生長(zhǎng)完畢后，在GaP材料表面蒸鍍AuBeAu或Ti/Au金屬薄膜，制作良好的P面電極，然后將襯底材料減薄后蒸鍍AuGe金屬層制作背面電極，再將材料切割出一定尺寸的管芯產(chǎn)品，利用常規(guī)LED封裝技術(shù)制作出成品LED器件。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表l中的各項(xiàng)LED參數(shù)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。由于采用了組合式電流擴(kuò)展層，三個(gè)樣品在保證高光強(qiáng)和1000小時(shí)(30mA)無(wú)光衰的同時(shí)，正向電壓VF都《2V，大大提高了LED的可靠性，穩(wěn)定性。以上LED芯片均可達(dá)到高重復(fù)性，量產(chǎn)化，完全符合生產(chǎn)要求。權(quán)利要求1、一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管，其特征在于N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/AlxGa1-xAs或AlInP/(AlxGa1-x)yIn1-yP布拉格反射層、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、p++AlxGa1-xAs和p-GaP組合電流擴(kuò)展層，p++AlxGa1-xAs在下面為第一電流擴(kuò)展層，p-GaP在上面為第二電流擴(kuò)展層。2、如權(quán)利要求1所述一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述p++AlxGai—xAS第一電流擴(kuò)展層厚度為5500nm，p-GaP第二電流擴(kuò)展層厚度為0.315um。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種改良電流擴(kuò)展層結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光二極管，N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As或AlInP/(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P布拉格反射層、n-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P下限制層、Undoped-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P有源區(qū)、p-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P上限制層、p++Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As和p-GaP組合電流擴(kuò)展層，p++Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As在下面為第一電流擴(kuò)展層，p-GaP在上面為第二電流擴(kuò)展層。此結(jié)構(gòu)集GaP和Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As材料的優(yōu)點(diǎn)于一體，避免材料的氧化，保證電流擴(kuò)展和器件的可靠性、穩(wěn)定性。文檔編號(hào)H01L33/00GK201340856SQ20082014581公開(kāi)日2009年11月4日申請(qǐng)日期2008年9月28日優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日發(fā)明者張雙翔,張銀橋,王向武,蔡建九申請(qǐng)人:廈門乾照光電股份有限公司