[发明专利]一种GaAs基粗化层结构的倒装LED外延片及其制造方法

说明书

一种GaAs基粗化层结构的倒装LED外延片及其制造方法，自下而上依次包括：GaAs衬底、GaAs缓冲层、腐蚀阻挡层、欧姆接触层、N‑AlxGa1‑xInP第一粗化层、N‑AlxGa1‑xInP第二粗化层、下限制层、多量子阱发光区、上限制层以及电流扩展层。通过设置第二粗化层，与常规结构晶格匹配，为晶格匹配的高质量粗化层，能确保在较高的生长速度下匹配生长，且能抑制碳氧含量，提高长晶质量，保证电流扩展和光学特性，提高了器件的可靠性、稳定性。因Al_xGa_1‑xAs材料可高速生长，缩短倒装LED的制程时间20%‑35%，可大规模量产制成的产品，可较大地改善外量子效率，从而较大地提高产品光效，其亮度较传统结构可提升60%~80%，因此，能够大量生产高效率的倒装LED。

技术领域

本发明涉及光电领域，具体涉及一种GaAs基粗化层结构的倒装LED外延片及其制备方法。

背景技术

倒装芯片之所以被称为“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（WireBonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为倒装芯片。

在芯片领域，为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，倒装芯片技术特别是在大功率、外照明、城市亮化工程的应用市场上逐渐使用。

倒装LED芯片，通过MOCVD技术在GaAs衬底上生长GaAs基LED结构层，由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaP传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaAsLED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。

为提高GaAs 基LED的高温工作特性和输出效率，把正装芯片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出(衬底最终被剥去，芯片材料是透明的)，在这种结构中，光从GaAs衬底取出，不必从电流扩散层取出。由于不从电流扩散层出光，这样不透光的电流扩散层可以加厚，增加Flipchip的电流密度。同时这种结构还可以将pn结的热量直接通过金属凸点导给热导系数高的硅衬底(为145W/mK)，散热效果更优；而且在pn结与p电极之间增加了一个反光层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。

但是传统的GaAs LED倒装芯片存在亮度低、可靠性及稳定性都较差的弊端。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种有效提高长晶质量，提高LED器件可靠性和稳定性的一种GaAs基粗化层结构的倒装LED外延片及其制备方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种GaAs基粗化层结构的倒装LED外延片，自下而上依次包括：GaAs衬底、GaAs缓冲层、腐蚀阻挡层、欧姆接触层、N-AlxGa1-xInP第一粗化层、N-Al_xGa_1-xAs第二粗化层、下限制层、多量子阱发光区、上限制层以及电流扩展层。

进一步的，GaAs缓冲层厚度为100-300nm，腐蚀阻挡层厚度为100-500nm、欧姆接触层厚度为100-500nm、N-AlxGa1-xInP第一粗化层厚度为2-5um、N-Al_xGa_1-xAs第二粗化层厚度为0.3-0.5um、下限制层厚度为300-1000nm、多量子阱发光区厚度为0.1-0.3um、上限制层厚度为100-500nm、电流扩展层厚度为0.5-3um。