[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

技術領域

本發明涉及一種近紅外發光二極管的外延結構、生長工藝及芯片含義工藝，尤其是指一種三五族砷磷化合物系紅外發光二極管的外延結構、生長工藝及芯片工藝。

背景技術

近紅外發光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等特性，被廣泛應用于通信及遙感裝置等技術領域。

現有技術中，近紅外產品主要為采用液相外延法生長的以AlGaAs異質結為活性層的近紅外發光二極管，所述方法生長的近紅外二極管由于內量子效率較低，從而使得其在功率上難以突破，難以滿足產品對近紅外發光二極管大功率需求。

隨著科技的發展，對近紅外發光二極管功率的需求越來越高，制造大功率近紅外發光二極管已成為發展趨勢。采用金屬有機化合物氣相外延生長具有量子阱的外延結構能取得較高的內量子效率。因此，提升外量子效率成為提高近紅外發光二極管發光功率的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種近紅外發光二極管的外延結構、生長工藝及芯片工藝，采用該外延生長工藝形成具有漫反射作用的電流擴展層的外延結構，明顯地提高了外量子效率，使得近紅外發光二極管能達到更大功率。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

一種近紅外發光二極管的外延結構，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。

進一步，襯底層為GaAs襯底層。

進一步，在襯底層與第一型電流擴展層之間生長形成腐蝕截止層。

進一步，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。

進一步，有源層的材料為三五簇化合物，包括GaAs、AlGaAs、InGaAs、AlGaInAs。

進一步，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。

進一步，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）。

進一步，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。

一種近紅外發光二極管的外延生長工藝，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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。