[发明专利]一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片及其制备方法，该发光二极管芯片包括：具有正反面的键合基板；从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为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；键合基板的反面为P电极。本发明采用的P面反射欧姆接触层，同时具备光反射和欧姆接触功能；通过P面反射欧姆接触层的区块化，通过优化区块的间隔距离和N电极的宽度，可以抑制N电极对应区域电流注入集中问题，有效减少N电极遮挡效应。本发明具有能有效提高电光转换效率、结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片及其制备方法。

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-LED在固态照明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，人们在外延生长技术上取得了很大进步，AlGaInP发光二极管内量子效率可达到90%以上，而常规结构芯片受衬底吸收和全反射损耗等原因影响，光提取效率不到10%，从而电光转换效率只有8%左右。

提高AlGaInP发光二极管的电光转换效率，一种非常有效的办法是采用在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管功能层，再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，然后将砷化镓衬底剥离，制作N电极并进行表面粗化减少光输出面的全反射损耗，这样业界称为薄膜型AlGaInP 发光二极管芯片可以将LED的电光转换效率提升3∽5倍。

此前，业界针对薄膜型AlGaInP发光二极管芯片提出了很多方案，其典型结构如图1所示，图1为AlGaInP薄膜LED芯片的结构示意图，包括：键合基板100、反射金属导电层101、介质层102、P面接触电极103、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111、N型欧姆接触层112、N电极113、P电极114。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种能有效提高电光转换效率、结构简单、成本低廉的薄膜型AlGaInP 发光二极管芯片。

本发明的第二个目的在于提供一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的制备方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，包括：具有正反面的键合基板；特征是：从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为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；键合基板的反面为P电极；P面反射欧姆接触层为Ag或者Ni/Ag叠层金属结构，与P型电流扩展层形成良好的欧姆接触，同时具备光反射和欧姆接触功能。

其中，在非粗化的N型欧姆接触层的上面制备N电极，N电极为Au/Ge/Ni叠层结构；每个N电极正对位置为P面反射欧姆接触层的间隔区，且N电极的中心与P面反射欧姆接触层的中心相对应，N电极的宽度a小于P面反射欧姆接触层的间距b，并满足a=x*b，x=0.7~0.9。

其中，N电极的宽度a为1~20 μm。

其中，P面反射欧姆接触层使用的Ni/Ag金属为叠层，厚度分别为0.1~1nm和100~300nm。