[发明专利]一种薄膜型AlGaInP发光二极管结构及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体发光器件领域，特指一种薄膜型AlGaInP发光二极管结构及其制备方法。所述二极管结构包括：P电极、基板、键合金属层、反射金属层、高阻半导体层、P面接触电极、P型层、发光层、N型层、N型欧姆接触层、N电极。在P型层与反射金属层之间设有高阻半导体层，在N电极正下方之外区域的高阻半导体层内留有空缺，并在空缺处设有P型接触电极与P型层相连。这种结构不仅能调控电流走向，同时高阻半导体层和P型层是一体的，且反射金属层与半导体高阻层的粘附力也远高于反射金属层与介质层的粘附力，从而解决了由于介质层带来的粘附力差的问题。

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发光二极管结构及其制备方法。

背景技术

半导体发光二极管(LED)被公认为新一代照明光源。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发光二极管在显示领域中有着重要的应用，如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、交通信号灯等。随着InGaN基黄光LED光效的不断提升，纯LED照明光源(无荧光粉，采用多基色LED合成白光)已经达到实用化水平。在纯LED照明光源(尤其是低色温LED光源)中，红光有着不可替代的作用，需求将大幅增加。

近年来，AlGaInP发光二极管外延材料生长技术取得了很大进步，其内量子效率可达到90％以上。然而，由于砷化镓衬底吸光以及全反射损耗的缘故，不剥离砷化镓衬底的芯片结构电光转换效率很低，一般小于10％。为消除衬底吸收、减缓全反射对电光转换效率的影响，提升AlGaInP发光二极管的取光效率，人们发明了将砷化镓衬底剥离的薄膜型芯片结构。薄膜型AlGaInP发光二极管芯片制作过程为：首先在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管外延材料，之后P面向下键合到具有反射结构的硅、锗、金属或蓝宝石等基板上，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，这种薄膜型芯片结构可大幅提升AlGaInP发光二极管的电光转换效率，达到30～60％。

现有的薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的典型结构如图1所示，其主要包括：基板、键合金属层、反射金属层、介质层、P型接触电极、P型层、发光层、N型层、N型欧姆接触层、N电极、P电极。

在现有薄膜型AlGaInP发光二极管芯片结构中，为了使电流不集中在N电极下方的区域(如果电流集中在此区域，则发光会被N电极遮挡和吸收，从而降低光提取效率)，在反射金属层与P型层之间引入介质层，然后在N电极正下方之外区域腐蚀掉部分介质层，并利用P型接触电极与P型层形成欧姆，这样电流主要从N电极和P型接触电极连线的区域通过，避免发光层所发光被N电极和N型欧姆接触层遮挡和吸收，从而提升光提取效率。

通常情况下，介质层的材质为SiO₂，与P型层及反射金属层粘附力很差，这就造成芯片在制造、切割、分选以及使用等过程中AlGaInP发光薄膜的局部或整体脱落，从而严重影响薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的制造良率和可靠性。换言之，现有薄膜型AlGaInP发光二极管芯片结构很难调和电流走向调控与芯片可靠性之间的矛盾。

为了解决上述问题，本发明提出了一种AlGaInP发光二极管新结构，将介质层去掉，代之以高阻半导体层。在正常的AlGaInP发光二极管外延材料生长后，在P型层后面紧接着生长一层高阻半导体层，以高阻半导体层结尾。在芯片制作的过程中，高阻半导体层取代现有结构中的介质层，在P型接触电极的位置腐蚀掉高阻半导体层，露出P型层，与P型接触电极形成欧姆接触。这种结构同样能起到调控电流走向，使电流主要从N电极和P型接触电极连线区域通过的作用。同时高阻半导体层和P型层是一体的，且反射金属层与半导体高阻层的粘附力也远高于反射金属层与介质层的粘附力，从而解决了由于介质层带来的粘附力差的问题，可大幅改善薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的制造良率和可靠性。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种兼顾电流走向调控与芯片可靠性的薄膜型AlGaInP发光二极管芯片结构。