[發(fā)明專利]一種易于粗化的紅光LED芯片結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310633836.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN104681680B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新;李強(qiáng);吳德華;于軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/22
• 分類號(hào): H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

本發(fā)明涉及一種易于粗化的紅光LED芯片結(jié)構(gòu)，包括由下而上依次設(shè)置的GaAs襯底、GaAs緩沖層，AlGaAs/AlAs DBR，AlInP N限制層，AlGaInP N波導(dǎo)層，MQW量子阱有源層，AlGaInPP波導(dǎo)層，AlInP P限制層，GaP窗口層和GaAsP/GaAs粗化層。根據(jù)GaAs的化學(xué)性質(zhì)，通過控制原材料，用三種不同的方式，覆蓋一層易于腐蝕的GaAs外延結(jié)構(gòu)，在既不破壞外延片基本結(jié)構(gòu)，不影響內(nèi)外量子效率的基礎(chǔ)上，對(duì)后期管芯工藝減輕工作難度，比起普通的管芯粗化工藝來說，節(jié)省了一半左右的成本，并減少了高強(qiáng)度腐蝕對(duì)產(chǎn)品的影響，通過對(duì)外延生長GaP表面的生長處理，光效提高30%以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種易于粗化的紅光LED芯片結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于發(fā)光二極管的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光是人類文明活動(dòng)的源動(dòng)力。自古以來太陽以光的形式撫育大地，地球上可以采集的能源中有99.98%是來源于太陽光。在人類文明的發(fā)展過程中，對(duì)光的追求經(jīng)歷了從太陽光到火光源，又從火光源到電光源的巨大轉(zhuǎn)變。一八七九年十月十九日愛迪生制成世界上第一只白熾燈，標(biāo)志著人類進(jìn)入了電光源時(shí)代。一百多年來，又先后誕生了氣體放電熒光燈和高壓氣體放電燈。最近三十年，電光源產(chǎn)品又跨出了三大步：六十年代，高壓汞燈、鹵鎢燈和長弧汞燈得到突破，被稱為第二代電光源；七十年代，第三代電光源高壓鈉燈低壓鈉燈、金屬鹵化物燈以及高頻放電燈出現(xiàn)，其中高壓鈉燈是高強(qiáng)度氣體放電燈的一種，其光效是自熾燈的7倍。在各種照明領(lǐng)域廣泛使用。如今據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代，被稱為第四代新光源。

半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了發(fā)光LED的產(chǎn)生與發(fā)展。

LED的發(fā)展其實(shí)可追溯到上世紀(jì)二十年代，法國科學(xué)O.W.Lossow在研究SiC檢波器時(shí)，首先觀察到了這種發(fā)光現(xiàn)象。由于當(dāng)時(shí)在材料制備、器件工藝技術(shù)上的限制，這一重要發(fā)現(xiàn)沒有被迅速利用。直至20世紀(jì)60年代初，隨著Ⅲ-Ⅴ族材料與器件工藝的進(jìn)步，人們終于研制成功了具有實(shí)用價(jià)值的發(fā)射紅光的GaAsP發(fā)光二極管，并被GE公司大量生產(chǎn)用作儀器表指示。此后由于GaAs、GaP等材料研究與器件工藝的進(jìn)一步發(fā)展，除深紅色的LED外，包括橙、黃、黃綠等各種色光的LED器件也大量涌現(xiàn)于市場。出于多種原因，GaP、GaAsP等LED器件的發(fā)光效率很低，光強(qiáng)通常在10mcd以下，只能用作室內(nèi)顯示之用。

跟隨著半導(dǎo)體材料及器件工藝的進(jìn)步，特別是MOCVD等外延工藝的日益成熟，至上世紀(jì)九十年代初，日本日亞化學(xué)公司（Nichia）與美國的克雷（Cree）公司通過MOCVD技術(shù)分別在藍(lán)寶石與SiC襯底上成功生長了具有器件結(jié)構(gòu)的GaN基LED外延片，并制造了亮度很高的藍(lán)、綠及紫光LED器件。超高亮LED的第二個(gè)特征是發(fā)光波長的擴(kuò)展，InGaAlP器件的出現(xiàn)使發(fā)光波段向短波擴(kuò)展到570nm的黃綠光區(qū)域，而GaN基器件更使發(fā)光長短擴(kuò)至綠、藍(lán)、紫波段，并逐步向?qū)挷ǘ蔚墓馍珨U(kuò)展。