[發明專利]近紅外發光二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201410015583.5
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103715326B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 林志偉;陳凱軒;蔡建九;張永;林志園;堯剛;姜偉
• 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;H01L33/06;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;唐紹烈

技術領域

本發明涉及近紅外發光二極管及其制造方法。

背景技術

近紅外發光二極管由于低功耗、尺寸小和可靠性高而被廣泛應用于通信及遙感裝置等領域。

現有技術中，近紅外發光二極管主要采用液相外延法生長，且以AlGaAs異質結為活性層，所述方法生長的紅外二極管由于內量子效率較低。即便采用金屬有機化合物氣相外延法生長的具有量子阱結構的近紅外發光二極管，由于采用單個外延結構而顯得功率相對不高。

隨著對近紅外發光二極管功率的需求越來越高，現有技術的近紅外發光二極管無法滿足功率要求，而采用金屬有機化合物氣相外延生長具有雙面量子阱的外延結構能獲得較大的功率，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的在于提供近紅外發光二極管及其制造方法，從而獲得大功率的近紅外發光二極管，使得近紅外發光二極管的發光功率得到較大的提升。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

近紅外發光二極管，在GaAs或AlGaAs襯底的頂部自下而上依次形成頂部第一型電流擴展層、頂部第一型限制層、頂部有源層、頂部第二型限制層及頂部第二型電流擴展層；

在襯底的底部自下而上依次形成第一型隧穿結、第二型隧穿結、底部第二型電流擴展層、底部第二型限制層、底部有源層、底部第一型限制層及底部第一型電流擴展層；所述第二型隧穿結采用多層膜的外延結構，第二型隧穿結的摻雜源為Mg，且摻雜濃度為2.0×10¹⁹以上。

近紅外發光二極管，在GaAs或AlGaAs襯底的頂部自下而上依次形成頂部第一型電流擴展層、頂部第一型限制層、頂部有源層、頂部第二型限制層及頂部第二型電流擴展層；

在襯底的底部自下而上依次形成底部第一型電流擴展層、底部第一型限制層、底部有源層、底部第二型限制層、底部第二型電流擴展層、第二型隧穿結、第一型隧穿結及第一型電流傳輸層；所述第二型隧穿結采用多層膜的外延結構，第二型隧穿結的摻雜源為Mg，且摻雜濃度為2.0×10¹⁹以上。

進一步，第一型隧穿結的材料為(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P三五族化合物，0≤x≤0.1，且厚度為20-80nm；第二型隧穿結的材料為Al_yGa_1-yAs三五族化合物，0≤y≤0.2，且厚度為30-90nm。

進一步，AlGaAs、GaAs襯底為第一型摻雜，且摻雜濃度為1.0E+18以上。

進一步，第二型隧穿結由n層不同Al組分的AlGaAs材料層構成，?且3≤n≤6。

進一步，第二型隧穿結的n層不同Al組分的Al_yGa_1-yAs材料層由襯底往上生長方向呈Al組分含量遞增趨勢，且每一層Al組分含量遞增值為3%—6%。

進一步，第二型隧穿結的n層不同Al組分的Al_yGa_1-yAs材料層的厚度由襯底往上生長方向呈厚度減薄的趨勢，且每一層厚度變為上一層厚度的40%—60%。

進一步，第二型隧穿結的n層不同Al組分的Al_yGa_1-yAs材料層之間間隔一個生長停頓區間，停頓時間為15≤t≤120。

進一步，生長停頓區間由襯底往上生長方向呈時間遞增趨勢，且每一個停頓區的時間為上一個停頓區時間的1.5—2倍。

進一步，生長停頓區間Mg的摻雜量由襯底往上生長方向呈遞增趨勢，且每一個停頓區Mg摻雜量比上一個停頓區Mg摻雜量的增加值為30%-60%。

進一步，頂部有源層及底部有源層的量子阱材料為AlGaInAs三五族化合物，且底部有源層禁帶寬度比頂部有源層窄0～0.007eV；構成頂部有源層及底部有源層量子壘的材料為AlGaAs三五族化合物。

進一步，構成頂部第一型電流擴展層、頂部第一型限制層、頂部第二型限制層、頂部第二型電流擴展層、底部第一型電流擴展層、底部第一型限制層、底部第二型限制層及底部第二型電流擴展層的材料為AlGaAs或AlGaInP三五族化合物。