[發明專利]一種近紅外發光二極管的外延結構、生長工藝及芯片工藝

有效

• 申請號: 201310443689.0
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103500784A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 林志偉;陳凱軒;蔡建九;張永;林志園;堯剛
• 申請（專利權）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/30
• 分類號: H01L33/30;H01L33/62;H01L33/60;H01L33/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 廖吉保

1.一種近紅外發光二極管的外延結構，其特征在于：在襯底層上依次生長第一型電流擴展層、第一型限制層、有源層、第二型限制層及第二型電流擴展層；第二型電流擴展層由第一組成部分及第二組成部分組成，在第一組成部分和第二組成部分之間形成具有漫反射效果的接觸界面。

2.如權利要求1所述的一種近紅外發光二極管的外延結構，其特征在于：襯底層為GaAs襯底層；在襯底層與第一型電流擴展層之間生長形成腐蝕截止層。

3.如權利要求2所述的一種近紅外發光二極管的外延結構，其特征在于：腐蝕截止層的材料為三五簇化合物，包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P和Al_yGa_1-yAs，其中，0≤x≤1,?0≤y≤1。

4.如權利要求1所述的一種近紅外發光二極管的外延結構，其特征在于：有源層的材料為三五簇化合物，包括GaAs、AlGaAs、InGaAs、AlGaInAs；第一型電流擴展層、第一型限制層、第二型限制層及第二型電流擴展層的材料為三五簇化合物，包括AlGaAs、AlGaInP。

5.如權利要求1所述的一種近紅外發光二極管的外延結構，其特征在于：第二型電流擴展層的第一組成部分的材料為Al_xGa_1-xAs（0.1≤x≤0.35），或者為（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P（0≤x≤0.2）；第二型電流擴展層的第二組成部分的材料為Al_yGa_1-yAs（0.35＜y≤0.5），或者為（Al_yGa_1-y）_0.5In_0.5P（0.2＜y≤0.4）；第二型電流擴展層第一組成部分的厚度為2-5μm；第二型電流擴展層第二組成部分的厚度為50-500nm，且滿足（2k+1）λ/（4n），其中，k≥0的正整數，λ為有源層發光波長，n為第二組成部分材料的折射率。

6.如權利要求1至5任一項所述一種近紅外發光二極管的外延生長工藝，其特征在于：生長第二型電流擴展層的第二組成部分采用進入反應室的生長氣流震蕩方法，在第一組成部分和第二組成部分之間形成具有漫反射效果的接觸界面。

7.如權利要求6所述的一種近紅外發光二極管的外延生長工藝，其特征在于：生長第二型電流擴展層的第一組成部分和第二組成部分之間以及在生長第二組成部分區間，進入反應室的生長氣流較生長第一組成部分減少或增加200-300sccm；生長第二型電流擴展層的第一組成部分和第二組成部分之間以及在生長第二組成部分區間，進入反應室的生長氣流的震蕩的次數為2-4次，且每次間隔時間20秒-40秒；生長第二型電流擴展層的第二組成部分的MO源的出氣閥門，在開啟的瞬間引起的進入反應室的生長氣流的震蕩到進入反應室的生長氣流的穩定之間的時間為0.4秒-0.8秒。

8.如權利要求6所述的一種近紅外發光二極管的外延生長工藝，其特征在于：在生長第二型電流擴展層的第一組成部分和第二組成部分之間生長形成有停頓的界面；生長第二型電流擴展層的第一組成部分和第二組成部分之間形成停頓的界面的停頓時間為5秒至30秒；生長第二型電流擴展層的第二組成部分的進入反應室的生長氣流較生長第一組成部分的進入反應室的生長氣流減少或增加400-600sccm；生長第二型電流擴展層的第二組成部分的MO源的出氣閥門，在開啟瞬間引起的反應室生長氣流的震蕩到反應室生長氣流的穩定之間的時間為0.1秒至0.4秒。

9.一種近紅外發光二極管芯片制作工藝，其特征在于：把權利要求1至5任一項所述的外延結構通過倒置芯片工藝將頂部的第二型電流擴展層鍵合于Si基板上，且在Si基板與第二型電流擴展層之間形成金屬反射鏡；由此得到的芯片結構從下往上順序變成Si基板、金屬反射鏡、第二型電流擴展層、第二型限制層、有源層、第一型限制層、第一型電流擴展層；在Si基板背面設置第一電極，且通過Si通孔連接第一電極與金屬反射鏡；在第一型電流擴展層設置第二電極。