[发明专利]表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED及其制造方法

说明书

表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED及其制造方法，属于半导体技术领域。采用ITO扩展电流扩展层代替n型AlGaInP电流扩展层，既可改善LED芯片的电流扩展均匀性，又消除了n型AlGaInP电流扩展层吸光的问题，提高出光效率。因此，可以延长反极性AlGaInP基LED的寿命、提高其光电转换效率。本发明具有工艺简单、方便生产操作的优点。

技术领域

本发明涉及一种表面覆盖ITO电流扩展层的反极性AlGaInP基LED及其制造方法，属于半导体技术领域。

背景技术

与GaAs衬底晶格匹配的AlGaInP基材料是一种直接带隙半导体，通过调整Al和Ga的比例，禁带宽度可在1.9eV至2.3eV之间变化。AlGaInP基LED的波长范围可以覆盖550nm～650nm，在RGB三基色显示屏、交通信号灯、汽车车灯等领域有着广泛的应用前景。

常规AlGaInP基LED为p面出光，其外延层结构通常为：在GaAs衬底上依次生GaAs缓冲层、DBR反射镜层、n型限制层、MQW多量子阱有源层、p型限制层、p型GaP窗口层。由于GaAs衬底吸光，需要利用DBR反射镜层将射向衬底的光反射回去减少衬底吸光问题。

反极性AlGaInP基LED为n面出光，其外延层结构通常为：在GaAs衬底上依次生GaAs缓冲层、腐蚀截止层、n型粗化层、n型电流扩展层、n型限制层、MQW多量子阱有源层、p型限制层、p型GaP窗口层。通过将外延层键合到永久衬底上，再去除吸光的GaAs临时衬底、GaAs缓冲层和腐蚀截止层，实现n面出光。在键合层与外延层之间制作ODR反射镜，并且对n型粗化层进行表面粗化，可以将出光效率提高2-5倍。目前高亮度AlGaInP基LED主要为反极性结构。

然而，对于波长偏短的反极性AlGaInP基LED，特别是波长小于590nm的AlGaInP基LED，由于发光波长接近AlGaInP材料的吸收带边，其n型AlGaInP电流扩展层出现吸光的问题。表现出n型AlGaInP电流扩展层的电导率越高、电流扩展越好，吸光越严重。

申请号为201410102782.X的专利申请文献《提出一种窗口层覆盖有氧化铟锡的反极性AlGaInP发光二极管结构》对于波长小于590nm的反极性AlGaInP基LED，该结构存在一定弊端。一方面，当要求n面窗口层带隙宽度足够宽时，会造成外延生长困难；另一方面，氧化铟锡以圆柱体形式贯穿开孔的窗口层与n型半导体层直接接触，要求窗口层的开孔深度等于窗口层的厚度，这在芯片制程中较难控制。开孔过深，会损伤MQW有源层，造成发光效率降低和漏电，甚至死灯；开孔过浅，窗口层将影响氧化铟锡与n型半导体层之间的电学接触。

发明内容

针对上述波长偏短的反极性AlGaInP基LED遇到的问题，本发明提出一种表面覆盖ITO电流扩展层的反极性AlGaInP基LED。

本发明在具有背电极的永久衬底上依次设置有金属键合层、ODR反射镜、外延层、ITO扩展电流扩展层和主电极；所述ODR反射镜由相互连接的金属反射层和介质膜层构成，介质膜层与外延层相连接；金属反射层和金属键合层相连接；ITO电流扩展层与外延层之间设置有欧姆接触点；ITO电流扩展层表面呈粗化状。

本发明有益效果：由于采用ITO扩展电流扩展层代替n型AlGaInP电流扩展层，既可改善LED芯片的电流扩展均匀性，又消除了n型AlGaInP电流扩展层吸光的问题，提高出光效率。因此，可以延长反极性AlGaInP基LED的寿命、提高其光电转换效率。

进一步地，ITO电流扩展层表面粗化状图形特征尺寸为5nm～200nm，该表面粗化处理及粗化状图形特征尺寸的设计目的是减小光的全反射，尽可能地提高光抽取效率。