[发明专利]一种高亮度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，由此制成的可见光发光二极管受到广泛关注。

传统的垂直结构AlGaInP发光二极管借助厚的P-GaP电流扩展层进行横向扩展后将电流注入发光区，但由于P-GaP电流扩展能力有限，电极下方附近区域电流密度较高，离电极较远的区域电流密度较低，导致整体的电流注入效率偏低，从而降低了发光二极管的出光效率。

高亮度反极性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。采用高反射率的全方位反射镜技术来提高反射效率。采用表面粗化技术改善芯片与封装材料界面处的全反射，亮度会更高。但是由于制作步骤繁多，工艺非常复杂，导致制作成本偏高，成品率低。

发明内容

本发明目的是提出一种能提升发光二极管出光效率的高亮度发光二极管。

本发明技术方案是：在永久衬底GaAs的一面依次设置N-GaAs过渡层、AlAs/AlGaAs反射层、N-AlGaInP下限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaInP上限制层、P-GaInP缓冲层、掺杂镁的P-GaP电流扩展层、氧化铟锡透明薄膜和第一电极，在永久衬底GaAs的另一面设置第二电极，其特征在于在所述掺杂镁的P-GaP电流扩展层和氧化铟锡透明薄膜之间设置图形化的接触点。

由于氧化铟锡透明薄膜具有良好的电流扩展能力，电极通过该氧化铟锡透明薄膜，再通过接触点将电流均匀注入到整个芯片表面，从而减小了电流在电极下方的积聚，减少了电流的无效注入，提升了发光效率。

本发明所述掺杂镁的P-GaP电流扩展层的厚度为2000nm～4000nm。

其中，所述掺杂镁的P-GaP电流扩展层中，接近缓冲层的镁的掺杂浓度为4×10¹⁷cm^-3～8×10¹⁷cm^-3，远离缓冲层的镁的掺杂浓度为8×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3，远离缓冲层的镁的掺杂深度为300nm～500nm。

即掺杂镁的P-GaP电流扩展层中掺杂镁的浓度沿纵向呈阶梯式分布，越接近缓冲层的镁的掺杂浓度越低。其作用在于，纵向浓度采用阶梯式分布可以保证表面被粗化的区域仍能同铟锡氧化物形成一定的电学接触，缓解接触点接触压力。接近缓冲层的P-GaP不需要掺杂便可形成好的接触，表层需要同铟锡氧化物形成电学接触，所以需要高的掺杂浓度。

接近缓冲层的镁的掺杂浓度为4×10¹⁷cm^-3～8×10¹⁷cm^-3，可保证P-GaP具有较好的电流扩展能力；远离缓冲层的镁的掺杂浓度为8×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3，可保证能同P-GaP形成良好的电学接触；远离缓冲层的镁的300nm～500nm掺杂深度，可保证在粗化后仍能同P-GaP形成良好的电学接触，以缓解接触点电流注入的压力。

另外，本发明的氧化铟锡透明薄膜的厚度为250～300nm。该厚度为通过光学计算所得对应红光起到增光作用的最佳光学厚度。

本发明所述接触点为圆柱形，直径为3～5μm，高度为200～400nm。圆柱形易于湿法工艺实施，不易被侧蚀，直径3～5μm，高度为200～400nm为对比优化较佳工艺窗口，在保证足够电学接触面积的前提下，不影响出光。

本发明的另一目的是提出一种能实现高成品率和低成本的上述高亮度发光二极管的制造方法。

本发明制造方法包括以下步骤：

1）制作外延片：在永久衬底GaAs的一面依次外延生长N-GaAs缓冲层、AlAs/AlGaAs反射层、N-AlGaInP下限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaInP上限制层、P-GaInP缓冲层、P-GaP电流扩展层；

2）在外延片表面制作图形化接触点；

3）在具有图形化接触点的P-GaP电流扩展层一面整面沉积透明导电薄膜；