全覆蓋式擴(kuò)展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】全覆蓋式擴(kuò)展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，屬于光電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及發(fā)光二極管的制造【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括在Si襯底一面依次設(shè)置的金屬粘結(jié)層、反射鏡層、窗口層、限制層、多量子阱有源層和n-AIGaInP限制層，在n-AIGaInP限制層上設(shè)置圖形化的n-GaAs歐姆接觸層，在n-GaAs歐姆接觸層上設(shè)置n擴(kuò)展電極層，n擴(kuò)展電極層的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層尺寸，且n擴(kuò)展電極層的外緣連接在n-AIGaInP限制層上。本實(shí)用新型由于以上設(shè)計(jì)既保證了擴(kuò)展電極層與ｎ型砷化鎵歐姆接觸層的充分結(jié)合，形成良好的歐姆接觸，同時(shí)又對(duì)于圖案化ｎ型砷化鎵歐姆接觸層起到了充分的保護(hù)作用，提高了電極與外延層的附著性和完整性，確保發(fā)光器件工作電壓穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的良品率。
【專利說明】全覆蓋式擴(kuò)展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及發(fā)光二極管的制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]高亮度AlGaInP發(fā)光二極管已廣泛應(yīng)用于高效固態(tài)照明領(lǐng)域中，如顯示屏、汽車用燈、背光源、交通信號(hào)燈、景觀照明等。由于常規(guī)的GaAs襯底的禁帶寬度比AlGaInP窄，有源區(qū)所產(chǎn)生的向下方發(fā)射的光子將會(huì)被吸收，導(dǎo)致發(fā)光效率大幅度降低。為了避免向下方發(fā)射的光子被吸收，提高發(fā)光效率，可利用禁帶寬度比AlGaInP寬的GaP襯底取代GaAs襯底，但是該工藝技術(shù)存在使用設(shè)備復(fù)雜、合格率低、制造成本高的缺點(diǎn)。針對(duì)襯底材料和工藝技術(shù)的限制，采用襯底轉(zhuǎn)移方式，并增加金屬全方位反射鏡來制造反極性結(jié)構(gòu)的AlGaInP基發(fā)光二極管，可以大幅度發(fā)光效率，降低制造成本。
[0003]現(xiàn)有的反極性AlGaInP發(fā)光二極管，其器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中包含一硅襯底200，硅襯底200有上、下兩個(gè)主表面，其上表面依次為粘合層201、反射鏡層108、p-GaP窗口層 107、p-AIGalnP 限制層 106、多量子阱(MQW)有源層 105、n-AIGalnP 限制層 104，n-GaAs接觸層103位于粗化n-AIGalnP限制層104的部分區(qū)域之上，η擴(kuò)展電極202位于n_GaAs接觸層103之上，η主電極203位于粗化n-AIGalnP限制層104的另一部分的中央局部區(qū)域之上，且與η擴(kuò)展電極形成電學(xué)接觸，P電極204形成于硅襯底200的下表面。
[0004]由于外延生長的n-GaAs接觸層表面致密光滑，與金屬層的附著性不佳，此外，在化學(xué)溶液濕法蝕刻n-GaAs接觸層以及n-AIGalnP粗化層時(shí)，存在嚴(yán)重的橫向鉆蝕問題，使η擴(kuò)展電極202的邊緣處于懸空狀態(tài)(從圖1可見)，不良后果是:在外應(yīng)力的作用下易造成擴(kuò)展電極和n-GaAs接觸層缺損和脫落，從而破壞了正常的電流擴(kuò)展，造成器件的電壓升高、亮度降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和良率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種便于生產(chǎn)、發(fā)光效率高、良品率高的全覆蓋式擴(kuò)展電極結(jié)構(gòu)式發(fā)光二極管。
[0006]本實(shí)用新型包括在Si襯底一面依次設(shè)置的金屬粘結(jié)層、反射鏡層、P-GaP窗口層、P-AIGaInP限制層、MQff多量子阱有源層和n-AIGalnP限制層，在n-AIGalnP限制層上分別設(shè)置η主電極和圖形化的n-GaAs歐姆接觸層，在n-GaAs歐姆接觸層上設(shè)置η擴(kuò)展電極層，η擴(kuò)展電極層與η主電極電學(xué)連接；在Si襯底的另一面設(shè)置P電極；本實(shí)用新型特點(diǎn)是:所述η擴(kuò)展電極層的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層尺寸，且η擴(kuò)展電極層的外緣連接在n-AIGalnP限制層上。
[0007]本實(shí)用新型由于η擴(kuò)展電極層的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層尺寸，并且η擴(kuò)展電極層的外緣連接在n-AIGalnP限制層上，從而既保證了擴(kuò)展電極層與η型砷化鎵歐姆接觸層的充分結(jié)合，形成良好的歐姆接觸，同時(shí)又對(duì)于圖案化η型砷化鎵歐姆接觸層起到了充分的保護(hù)作用，提高了電極與外延層的附著性和完整性，確保發(fā)光器件工作電壓穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的良品率。此外還減小了圖案化n-GaAs歐姆接觸層設(shè)計(jì)尺寸，減少n_GaAs歐姆接觸層對(duì)出射光線的吸收，提高了出光效率，極大地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0008]本實(shí)用新型所述η擴(kuò)展電極層的厚度優(yōu)選為300±50nm，從而獲得穩(wěn)定可控的歐姆接觸，直接增強(qiáng)了芯片的電學(xué)性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1現(xiàn)有的反極性AlGaInP發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2本實(shí)用新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3a?3e是本實(shí)用新型的制作過程截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]一、制造工藝過程:
[0013]1、制備發(fā)光二極管外延片:如圖3a所示，在一臨時(shí)GaAs襯底100的一側(cè)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)依次外延生長緩沖層101、阻擋層102、n-GaAs歐姆接觸層103、n-AIGalnP限制層104、MQff多量子阱有源層105、p-AIGalnP限制層106和p-GaP窗口層107。其中n-GaAs歐姆接觸層103的厚度優(yōu)選300埃，摻雜元素為Si，摻雜濃度優(yōu)選IXlO19Cnr3 以上。
[0014]在p-GaP窗口層107上蒸鍍反射鏡層108，材料為S12/ Ag，厚度為20/500nm，并在S12層上開設(shè)有導(dǎo)電小孔，反射鏡層108同時(shí)也起到與P-GaP窗口層107形成歐姆接觸的作用。
[0015]至此，制備取得發(fā)光二極管外延片。
[0016]2、如圖3b所示，在一永久Si襯底200上表面蒸鍍2微米厚的Au或Ag作為金屬粘結(jié)層201。
[0017]3、如圖3c所示，將完成上述步驟的發(fā)光二極管外延片倒裝在Si襯底200上，并在350 V溫度、4000kg壓力條件下實(shí)現(xiàn)兩者共晶鍵合。
[0018]4、如圖3d所示，先采用氨水和雙氧水混合溶液完全去除GaAs襯底100和緩沖層101，再采用鹽酸、磷酸和水的混合溶液完全去除阻擋層102，再采用常規(guī)的干法蝕刻或濕法蝕刻制作出圖案化的n-GaAs歐姆接觸層103。
[0019]此步驟鹽酸、磷酸和水的混合溶液中，鹽酸、磷酸和水的混合質(zhì)量比為1: 7: 7。
[0020]5、如圖3e所示，在圖案化的n_GaAs歐姆接觸層103之上采用蒸鍍方式制作η擴(kuò)展電極層202:在蒸鍍時(shí)，先后以AuGeNi混合材料和Au進(jìn)行蒸鍍，AuGeNi和Au鍍層的厚度分別為100 nm和200nm，然后在420°C的氮?dú)夥諊羞M(jìn)行熔合，以形成的η擴(kuò)展電極保護(hù)層202的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層103的尺寸，且η擴(kuò)展電極層202的外緣連接在n-AIGalnP 限制層 104 上。
[0021]然后采用鹽酸、磷酸和水的混合溶液濕法粗化n-AIGalnP限制層104，在粗化的n-AIGalnP限制層104的中央局部區(qū)域上制作η主電極203，主電極為圓形，直徑110微米，材料為Cr/Au，厚度100/3000nm，再將η主電極203與η擴(kuò)展電極層202形成電學(xué)連接。
[0022]此步驟鹽酸、磷酸和水的混合溶液中，鹽酸、磷酸和水的混合質(zhì)量比為1:7:7;也可以采用H3P04、HCL、HBr、HF、H2O2或I2中的至少任意一種。
[0023]最后，在Si襯底200的另一側(cè)面制作P電極層204，電極材料采用Ti/Pt/Au，厚度為 30/50/300nm。
[0024]二、制成的產(chǎn)品特點(diǎn):
[0025]如圖2所示:在Si襯底200 —面依次設(shè)置有Au或Ag金屬粘結(jié)層201、反射鏡層108、p-GaP窗口層107、p-AIGalnP限制層106、MQff多量子阱有源層105和n-AIGalnP限制層104，在n-AIGalnP限制層104上分別設(shè)置η主電極203和圖形化的n-GaAs歐姆接觸層103，在n-GaAs歐姆接觸層103上設(shè)置η擴(kuò)展電極層202，η擴(kuò)展電極層202的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層103尺寸，且η擴(kuò)展電極層202的外緣連接在n-AIGalnP限制層104上。在Si襯底200的另一面設(shè)置P電極層204。同時(shí)，η擴(kuò)展電極層202與η主電極203之間設(shè)有電學(xué)連接。
【權(quán)利要求】
1.全覆蓋式擴(kuò)展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括在Si襯底一面依次設(shè)置的金屬粘結(jié)層、反射鏡層、P-GaP窗口層、P-AIGaInP限制層、MQW多量子阱有源層和n_AIGaInP限制層，在n-AIGalnP限制層上分別設(shè)置η主電極和圖形化的n_GaAs歐姆接觸層，在n_GaAs歐姆接觸層上設(shè)置η擴(kuò)展電極層，η擴(kuò)展電極層與η主電極電學(xué)連接；在Si襯底的另一面設(shè)置P電極；其特征在于所述η擴(kuò)展電極層的尺寸大于圖案化n-GaAs歐姆接觸層尺寸，且η擴(kuò)展電極層的外緣連接在n-AIGalnP限制層上。
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η擴(kuò)展電極層的厚度為300±50nm。
【文檔編號(hào)】H01L33/38GK204088359SQ201420455510
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】陳亮, 楊凱, 白繼鋒, 陳寶, 馬祥柱, 李忠輝 申請(qǐng)人:揚(yáng)州乾照光電有限公司