[发明专利]具有分布式导电孔结构的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，特别涉及AlGaInP四元系发光二极管的制造技术领域。

背景技术

四元系 AlGaInP 是一种具有直接宽带隙的半导体材料，已广泛应用于多种光电子器件的制备。由于材料发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的可见光高亮度发光二极管受到广泛关注。四元系 AlGaInP红光高亮度发光二极管已大量用于户外显示、交通灯、汽车灯等许多方面。相对于普通结构的AlGaInP LED芯片，高亮度AlGaInP芯片采用键合工艺实现衬底置换，用到热性能好的硅衬底（硅的热导率约为1.5W/K.cm）代替砷化镓衬底（砷化镓的热导率约为0.8W/K.cm），芯片具有更低热阻值，散热性能更好，有利于提高可靠性。为了克服光在芯片与封装材料界面处的全反射而降低取光效率，还在芯片制作一些表面纹理结构。另外，在P-GaP上镀反射层，比普通红光外延层中生长DBR反射镜出光效率更高。反射层由低折射率的介质膜和金属层构成，介质膜通过光刻工艺制作出导电孔，镜面层通过导电孔同P-GaP形成电学接触。传统的反射层结构是由整面均匀开孔的介质膜和金属层构成，由于P面均匀分布的导电孔可以使P面电流注入后均匀流向有源区，但由于N面电极的遮光作用，导致电极下方的导电孔部分电流注入成为无效注入，导致出光效率不高。另外，传统均匀分布的导电孔，在进行后段切割后，难免会有在切割道上的现象，由于孔的颜色发黑会导致目检机进行芯粒识别时较为困难，也会在进行异常挑除时造成误判，降低产品良率。到客户端在进行固晶作业时，也会造成识别困难的问题，会带来客诉，甚至影响产品信誉。

发明内容

本发明旨在优化均匀分布的导电孔结构，提出了具有分布式导电孔的新型反射层结构，具有该新型反射层结构的高亮度红光AlGaInP发光二极管。

本发明在具有背电极的衬底上依次设置有金属键合层、镜面反射层、外延层、扩展电极和主电极，外延层通过镜面反射层连接在金属键合层上；外延层包括P-GaP电流扩展层、缓冲层、P-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、N-AlGaInP限制层、N-AlGaInP电流扩展层、粗化层和N-GaAs欧姆接触层；其特征在于镜面反射层包括设置在外延层的P-GaP电流扩展层一侧的具有若干通孔的SiO₂导电孔层，所通孔均匀分布在主电极和扩展电极周围的发光区上，在所述通孔内及SiO₂导电孔层与金属键合层之间蒸镀有镜面层。

本发明分布式导电层为理论增透膜最佳厚度的SiO₂薄膜，由SiO₂导电孔层中的各通孔和镜面层共同构成了镜面反射层， SiO₂孔中的AuZn同P-GaP电流扩展层形成良好的电学接触；由于切割道上无导电孔，在电极下方形成肖特基结，从而减小了电流的无效注入，提升了发光效率。也由于切割道上没有分布导电孔，从而保证了在进行后段切割后，不切到导电孔，解决了目检机识别困难的问题，也避免了由于导电孔导致的切割道异常误判，提升了产品良率。本发明改善均匀分布的导电孔带来的电流无效注入影响出光效率和切割道识别困难问题，可减少电流的无效注入，提升发光效率。也避免了客户端在进行固晶作业时，识别困难的问题，提升了产品的合格率。

另外，本发明所述镜面层为Au、Ag、Al中的至少任意一种。优选用此些材料可以保证制作的全方位反射镜具有高的反射率，对高的光取出效率有直接的贡献。

所述N-GaAs欧姆接触层的厚度为30～50nm，掺杂浓度在1×10¹⁹cm^-3以上，掺入的杂质元素为Si。该掺杂浓度保证N型扩展电极与其能够形成良好的欧姆接触，该优选厚度保证能够形成良好电学接触的前提下，不至于N-GaAs太厚造成吸光，降低出光效率。

所述N-AlGaInP电流扩展层厚度为2000nm，可以保证N面电流扩展层有高的电子迁移率，保证电流横向扩展的能力。

所述P-GaP电流扩展层厚度为1000～3000nm，掺杂浓度在1×10¹⁸cm^-3以上，掺入的杂质元素为Mg。选用此厚度和掺杂浓度的优点：高的掺杂浓度保证P型电极与其形成良好欧姆接触，该优选厚度保证P面电流横向扩展的能力。

本发明另一目的是提出以上结构二极管的制造方法。步骤如下：