[实用新型]一种高效电流注入发光二极管

说明书

技术领域

    本实用新型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，一方面由于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。另一方面厚的P-GaP需要较长的生长时间，源耗较高，导致成本大大增加。

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。

实用新型内容

本实用新型目的是提出一种能提升发光二极管出光效率的高效电流注入发光二极管。

本实用新型从下到上依次包括第二电极、衬底、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、P-GaP电流扩展层、透明导电层和第一电极，其特点是：所述P-GaP电流扩展层为三层，分别为第一P-GaP电流扩展层、图形化的第二P-GaP电流扩展层和图形化的第三P-GaP电流扩展层。

电流经过第一电极注入到透明导电层后，在透明导电层进行横向扩展，主要通过第三P-GaP电流扩展层将大部分电流注入到有源区，第二P-GaP电流扩展层注入部分电流到有源区，第一P-GaP电流扩展层注入少量电流到有源区，分布式电流注入方式减缓了电流在电极下方的积聚，减少电流的无效注入，因此本实用新型改变了电流注入的分布，大大提升电流注入效率，提升了发光二极管的发光强度，可以有效提升发光效率。

另外，本实用新型第一P-GaP电流扩展层厚度为1500～2000nm，图形化的第二P-GaP电流扩展层厚度为50～70nm，图形化的第三P-GaP电流扩展层厚度为50～70nm。

第一P-GaP电流扩展层该厚度利于电电流注入后的横向扩展，第二P-GaP电流扩展层和第三P-GaP电流扩展层设计较薄的厚度是为避免在进行图形化时蚀刻深度太深，造成图形侧壁台阶太高，透明导电薄膜台阶覆盖性变差，会导致电阻增大，影响电流的扩展。

另外，本实用新型透明导电层厚度为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。

附图说明

图1为本实用新型成品的一种结构示意图。

具体实施方式

一、如图1所示是本实用新型制造步骤如下：

1、制作外延片：利用MOCVD设备在一永久衬底GaAs101面上依次生长N-GaAs过渡层102、AlAs/AlGaAs反射层103、N-AlGaInP下限制层104、MQW多量子阱有源层105、P-AlGaInP上限制层106、P-GaInP缓冲层107、掺杂镁的第一P-GaP电流扩展层108，第二P-GaP电流扩展层109，第三P-GaP电流扩展层110。

其中第一P-GaP电流扩展层108优选厚度1800nm，第二P-GaP电流扩展层109优选厚度60nm，第三P-GaP电流扩展层110优选厚度60nm，三层P-GaP电流扩展层掺杂元素均为镁（Mg），以保证一定的电流扩展能力。第一P-GaP电流扩展层108优选掺杂浓度为9×10¹⁷cm^-3，第一P-GaP电流扩展层108上的第二P-GaP电流扩展层109优选掺杂浓度为6×10¹⁸cm^-3，第二P-GaP电流扩展层109上的第三P-GaP电流扩展层110优选掺杂浓度为2×10¹⁹cm^-3。