[发明专利]一种反极性AlGaInP基发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，特别是反极性AlGaInP基发光二极管的制造技术。

背景技术

高亮度AlGaInP发光二极管已广泛应用于高效固态照明领域中，如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。由于常规的GaAs衬底的禁带宽度比AlGaInP窄，有源区所产生的向下方发射的光子将会被吸收，导致发光效率大幅度降低。为了避免向下方发射的光子被吸收，提高发光效率，可利用禁带宽度比AlGaInP宽的GaP衬底取代GaAs衬底，但是该工艺技术存在使用设备复杂、合格率低、制造成本高的缺点。针对衬底材料和工艺技术的限制，采用衬底转移方式，并增加金属全方位反射镜来制造反极性结构的AlGaInP基发光二极管，可以大幅度发光效率，降低制造成本。

现有的反极性AlGaInP发光二极管，其器件结构如附图1所示，其中包含一硅衬底200，硅衬底200有上、下两个主表面，其上表面依次为一粘合层201、一反射镜层108、一p-GaP窗口层107、一p-AlGaInP限制层106、一多量子阱（MQW）有源层105、一n-AlGaInP限制层104，一n-GaAs接触层103位于粗化n-AlGaInP限制层104的部分区域之上，一n扩展电极202位于n-GaAs接触层103之上，一n主电极203位于粗化n-AlGaInP限制层104的另一部分的中央局部区域之上，且与n扩展电极形成电学接触，P电极204形成于硅衬底200的下表面。由于外延生长的ｎ型砷化镓欧姆接触层表面致密光滑，与金属层的附着性不佳，此外，在化学溶液湿法蚀刻n-AlGaInP粗化层时，存在严重的横向钻蚀问题，使扩展电极的边缘处于悬空状态，在外应力的作用下易造成扩展电极和n-GaAs接触层缺损和脱落，破坏了正常的电流扩展，造成器件的电压升高、亮度降低，严重影响产品的质量和正品率。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供种一种便于生产的发光效率高、制造成本低的反极性AlGaInP基发光二极管。

本发明包括设置在Si衬底一面的粘结层，在所述粘结层上依次设置反射镜层、p-GaP窗口层、p-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层和n-AlGaInP限制层，在Si衬底的另一面设置p电极和n扩展电极，所述n扩展电极与p电极电学连接，在所述n-AlGaInP限制层上设置n主电极；本发明的特点是：在所述n-AlGaInP限制层上还图形化地设置ｎ型砷化镓欧姆接触层，在所述ｎ型砷化镓欧姆接触层上通过第一可粗化n-AlGaInP层设置n扩展电极。

本发明在ｎ型砷化镓欧姆接触层上增加易于粗化的第一可粗化n-AlGaInP层，利用粗化外延层结构，提高了电极与外延层的附着性和完整性，确保发光器件工作电压稳定，极大地提升了产品的质量和良率。

本发明另一目的是提出以上产品的制造方法：

本发明包括以下步骤：

1）制备发光二极管外延片：在临时衬底的一侧面依次外延缓冲层、阻挡层、ｎ型砷化镓层、第一可粗化n-AlGaInP层、ｎ型砷化镓欧姆接触层、第二可粗化n-AlGaInP层、ｎ型铝镓铟磷限制层、有源层、ｐ型铝镓铟磷限制层和ｐ型导电窗口层；

2）在发光二极管外延片的ｐ型导电窗口层上制作全反射镜结构层；

3）将具有全反射镜结构层的发光二极管外延片与永久衬底通过一金属粘结层键合；

4）去除临时衬底、缓冲层、阻挡层和ｎ型砷化镓层；

5）在外延层上制作扩展电极：先采用湿法蚀刻将第一可粗化n-AlGaInP层的表面进行粗化处理；再在粗化的第一可粗化n-AlGaInP层的表面和ｎ型砷化镓欧姆接触层上制作图案化的n扩展电极；在图案化的n扩展电极外制作掩膜保护层；将掩膜保护层以外区域的第一可粗化n-AlGaInP层和ｎ型砷化镓欧姆接触层去除；最后再对裸露的第二可粗化n-AlGaInP层表面进行粗化；

6）在粗化的第二可粗化n-AlGaInP层表面制作n主电极，并在n主电极与n扩展电极之间制作电学连接；

7）在永久衬底背面制作P电极。

本发明工艺简单、合理，可获得多层外延结构、反射镜结构、表面粗化结构以及芯片电极结构，从而使芯片压降稳定、亮度提高、电极结构完整以及正品率提高。