[实用新型]一种AlGaInP发光二极管薄膜芯片结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种AlGalnP发光二极管薄膜芯片结构。

背景技术

半导体发光二极管(Light-Emitting Diodes，LED)已经在很多领域被广泛应用，被公认为下一代绿色照明光源。与砷化镓衬底晶格匹配的AlGaInP材料可覆盖从560nm到650nm范围的可见光波长，是制备红色到黄绿色LED的优良材料。AlGaInP发光二极管在固态照明和显示领域中有着重要应用，例如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、背光源、交通信号灯及日常照明灯等。

近年来，人们在AlGaInP发光二极管外延材料生长技术上取得了很大进步，其内量子效率可达到90％以上。但直接在砷化镓衬底上生长的外延材料直接在衬底制备N电极、表面制备P电极的LED芯片存在衬底吸收和全反射损耗这两大影响因素，电光转换效率很低，一般小于10％。

为降低衬底吸收、抑制全反射提高电光转换效率，一种非常有效的办法是制备薄膜芯片。其采用在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管外延材料，然后P面向下键合到硅、锗、蓝宝石等其他具有反射结构的基板上，将砷化镓衬底去除，然后制作N电极并进行表面粗化来减少光输出面的全反射损耗，这种薄膜芯片可以将LED的电光转换效率提升3～6倍，达到30～60％。

AlGaInP发光二极管薄膜芯片结构业界有多方案，其典型结构如图1所示，其主要包括：键合基板100、键合金属层101、反射金属导电层102、介质层103、 P面接触电极104、P型电流扩展层105、P型限制层106、P侧空间层107、多量子阱发光区108、N侧空间层109、N型限制层110、N型粗化层112、N型欧姆接触层113、N电极114、P电极115。

代表性专利有：

专利CN200410101246.4，其主要创新为P面采用银反射镜，并采用通孔P 面电极和透明介质层制备高反射、低欧姆接触P面结构；

专利CN200610114080.9，其在P面使用了ITO透明导电膜，配合SixNy介质制备P面高反射率、高P面电流扩展能力结构；

专利CN200810177820.2，其在P面采用双层氧化物透明导电层中间夹带介质层，配合金属反射层制备ODR结构提高P面光反射能力；

专利201410538800.9，其通过在N面欧姆接触层上制备适合电流扩展的图形来提高N型电流扩展能力。

由于该类薄膜芯片的P面为键合面，不是最终出光面表面，因此可以使用点状或条状电极加上金属反射或金属/介质制备反射导电层进行性能提升。但在N型出光面的电流扩展提升方面，都局限于优化金属电极图形来改良，即尽量减少电极图形面积，并让N面电极均匀覆盖在上表面，电极外其他区域进行粗化处理减少全发射损耗。

AlGaInP材料铝组份越高，其腐蚀粗化越容易，因此薄膜芯片的粗化层多使用铝组份高于50％的高铝组份AlGaInP材料，但高铝组份的N型AlGaInP材料的载流子迁移率很低，因此电流扩展能力较差，为保证电流扩展良好，粗化层的厚度通常要生长5微米以上，且N电极条之间距离不能太大(通常小于80微米)，成本高且N电极遮光严重。因此，设计和制备能够兼顾表面粗化和电流扩展需求的 AlGaInP薄膜芯片具有非常重要的价值。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种兼顾粗化和N面电流扩展需求的AlGaInP发光二极管薄膜芯片结构。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种AlGaInP发光二极管薄膜芯片结构，自下而上依次包括：P电极、键合基板、键合金属层、金属反射导电层、介质层、P面接触电极、P型电流扩展层、 P型限制层、P侧空间层、多量子阱发光区、N侧空间层、N型限制层、N型粗化层、N型欧姆接触层、N电极，特征是：在N型限制层和N型粗化层之间设有N 型电流扩展层。

N型粗化层和N限制层之间的N型电流扩展层所使用的(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P材料中的铝组份x满足0.1≤x≤0.5。

N型粗化层和N限制层之间的N型电流扩展层的厚度为2~4微米。

N型粗化层和N限制层之间的N型电流扩展层的掺杂浓度为0.7~4E¹⁸cm^-3。