[发明专利]一种近红外发光二极管的外延结构、生长工艺及芯片工艺

权利要求书

1.一种近红外发光二极管的外延结构，其特征在于：在衬底层上依次生长第一型电流扩展层、第一型限制层、有源层、第二型限制层及第二型电流扩展层；第二型电流扩展层由第一组成部分及第二组成部分组成，在第一组成部分和第二组成部分之间形成具有漫反射效果的接触界面。

2.如权利要求1所述的一种近红外发光二极管的外延结构，其特征在于：衬底层为GaAs衬底层；在衬底层与第一型电流扩展层之间生长形成腐蚀截止层。

3.如权利要求2所述的一种近红外发光二极管的外延结构，其特征在于：腐蚀截止层的材料为三五簇化合物，包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P和Al_yGa_1-yAs，其中，0≤x≤1, 0≤y≤1。

4.如权利要求1所述的一种近红外发光二极管的外延结构，其特征在于：有源层的材料为三五簇化合物，包括GaAs、AlGaAs、InGaAs、AlGaInAs；第一型电流扩展层、第一型限制层、第二型限制层及第二型电流扩展层的材料为三五簇化合物，包括AlGaAs、AlGaInP。

5.如权利要求1所述的一种近红外发光二极管的外延结构，其特征在于：第二型电流扩展层的第一组成部分的材料为Al_xGa_1-xAs（0.1≤x≤0.35），或者为（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P（0≤x≤0.2）；第二型电流扩展层的第二组成部分的材料为Al_yGa_1-yAs（0.35＜y≤0.5），或者为（Al_yGa_1-y）_0.5In_0.5P（0.2＜y≤0.4）；第二型电流扩展层第一组成部分的厚度为2-5μm；第二型电流扩展层第二组成部分的厚度为50-500nm，且满足（2k+1）λ/（4n），其中，k≥0的正整数，λ为有源层发光波长，n为第二组成部分材料的折射率。

6.如权利要求1至5任一项所述一种近红外发光二极管的外延生长工艺，其特征在于：生长第二型电流扩展层的第二组成部分采用进入反应室的生长气流震荡方法，在第一组成部分和第二组成部分之间形成具有漫反射效果的接触界面。

7.如权利要求6所述的一种近红外发光二极管的外延生长工艺，其特征在于：生长第二型电流扩展层的第一组成部分和第二组成部分之间以及在生长第二组成部分区间，进入反应室的生长气流较生长第一组成部分减少或增加200-300sccm；生长第二型电流扩展层的第一组成部分和第二组成部分之间以及在生长第二组成部分区间，进入反应室的生长气流的震荡的次数为2-4次，且每次间隔时间20秒-40秒；生长第二型电流扩展层的第二组成部分的MO源的出气阀门，在开启的瞬间引起的进入反应室的生长气流的震荡到进入反应室的生长气流的稳定之间的时间为0.4秒-0.8秒。

8.如权利要求6所述的一种近红外发光二极管的外延生长工艺，其特征在于：在生长第二型电流扩展层的第一组成部分和第二组成部分之间生长形成有停顿的界面；生长第二型电流扩展层的第一组成部分和第二组成部分之间形成停顿的界面的停顿时间为5秒至30秒；生长第二型电流扩展层的第二组成部分的进入反应室的生长气流较生长第一组成部分的进入反应室的生长气流减少或增加400-600sccm；生长第二型电流扩展层的第二组成部分的MO源的出气阀门，在开启瞬间引起的反应室生长气流的震荡到反应室生长气流的稳定之间的时间为0.1秒至0.4秒。

9.一种近红外发光二极管芯片制作工艺，其特征在于：把权利要求1至5任一项所述的外延结构通过倒置芯片工艺将顶部的第二型电流扩展层键合于Si基板上，且在Si基板与第二型电流扩展层之间形成金属反射镜；由此得到的芯片结构从下往上顺序变成Si基板、金属反射镜、第二型电流扩展层、第二型限制层、有源层、第一型限制层、第一型电流扩展层；在Si基板背面设置第一电极，且通过Si通孔连接第一电极与金属反射镜；在第一型电流扩展层设置第二电极。