[發(fā)明專利]一種大功率紅外發(fā)光二極管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410457030.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN104201277B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林志偉;陳凱軒;張永;楊凱;蔡建九;白繼鋒;卓祥景;姜偉;劉碧霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/64
• 分類號(hào): H01L33/64;H01L33/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司35203
• 代理人: 廖吉保,唐紹烈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種大功率紅外發(fā)光二極管。

背景技術(shù)

紅外發(fā)光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等特性，被廣泛應(yīng)用于通信、測控及遙感裝置等技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中，紅外發(fā)光二極管主要采用液相外延法生長異質(zhì)結(jié)為活性層，所述方法生長的紅外二極管內(nèi)量子效率較低，使得其難以在功率上突破。

采用金屬有機(jī)化合物氣相外延生長具有多量子阱的外延結(jié)構(gòu)，可以取得較高的內(nèi)量子效率。但由于襯底吸收及界面出光率低，使得近紅外發(fā)光二極管的外量子效率較低。

采用倒裝制作工藝的反極性芯片能有效地提高紅外發(fā)光二極管的外量子效率。但是隨著紅外發(fā)光二極管功率的不斷增大，解決散熱問題變得日益突出。

采用反極性芯片結(jié)構(gòu)的條件下，為了防止金屬擴(kuò)散等因素，通常在金屬反射鏡與外延層之間蒸鍍氧化物充當(dāng)金屬阻擋層，氧化物材料熱導(dǎo)率較差，使得芯片散熱性能較差，隨著芯片功率的提高導(dǎo)致散熱問題越來越突出；而且，由于蒸鍍氧化物工藝，存在氧化物與金屬反射鏡及外延層剝離脫落等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大功率紅外發(fā)光二極管，使得紅外發(fā)光二極管在較大功率下還能獲得較好的散熱效果，提高發(fā)光二極管的熱穩(wěn)定性，且采用此芯片結(jié)構(gòu)粘附性較好而不容易出現(xiàn)外延結(jié)構(gòu)剝離。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為：

一種大功率紅外發(fā)光二極管，包括外延發(fā)光結(jié)構(gòu)、基板及高熱導(dǎo)介質(zhì)層；外延發(fā)光結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置高熱導(dǎo)介質(zhì)層，高熱導(dǎo)介質(zhì)層上設(shè)置基板，高熱導(dǎo)介質(zhì)層位于外延發(fā)光結(jié)構(gòu)與基板之間將外延發(fā)光結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)向基板。

進(jìn)一步，高熱導(dǎo)介質(zhì)層為純凈的金剛石薄膜。

進(jìn)一步，高熱導(dǎo)介質(zhì)層的厚度為50nm-600nm。

進(jìn)一步，高熱導(dǎo)介質(zhì)層與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)之間設(shè)置外延保護(hù)層。

進(jìn)一步，外延保護(hù)層由第一外延保護(hù)層及第二外延保護(hù)層組成，與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)接觸的為第一外延保護(hù)層，與高熱導(dǎo)介質(zhì)層接觸的為第二外延保護(hù)層。

進(jìn)一步，外延保護(hù)層的材料包括GaAs、AlGaAs、GaInAs、AlGaInAs、AlInP、AlGaInP、GaInP、GaP。

進(jìn)一步，第一外延保護(hù)層無導(dǎo)電型摻雜；第二外延保護(hù)層采用高濃度的硅摻雜。

進(jìn)一步，第一外延保護(hù)層厚度為100nm-500nm；第二外延保護(hù)層厚度為10nm-50nm。

進(jìn)一步，基板與高熱導(dǎo)介質(zhì)層之間設(shè)置金屬反射鏡，金屬反射鏡與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)通過導(dǎo)電通道導(dǎo)通且形成歐姆接觸，高熱導(dǎo)介質(zhì)層與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)及金屬反射鏡形成全方位反射器。

進(jìn)一步，金屬反射鏡與高熱導(dǎo)介質(zhì)層之間設(shè)置過渡層。

進(jìn)一步，過渡層為碳化鈦；過渡層的厚度為小于等于30nm。

進(jìn)一步，外延發(fā)光結(jié)構(gòu)包括有源層、第一型導(dǎo)電層及第二型導(dǎo)電層；有源層一側(cè)設(shè)置第一型導(dǎo)電層，第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，另一側(cè)設(shè)置第二型導(dǎo)電層，第二型導(dǎo)電層上設(shè)置外延保護(hù)層。

進(jìn)一步，第二型導(dǎo)電層與外延保護(hù)層接觸端的外延層材料為砷化物三五族化合物，則外延保護(hù)層的材料為磷化物三五族化合物；第二型導(dǎo)電層與外延保護(hù)層接觸端的外延層材料為磷化物三五族化合物，則外延保護(hù)層的材料為砷化物三五族化合物。

一種大功率紅外發(fā)光二極管制作方法，包括以下步驟：

一，提供外延發(fā)光結(jié)構(gòu)，在外延發(fā)光結(jié)構(gòu)上生長外延保護(hù)層；

二，采用微波化學(xué)氣相沉積法，在低溫的條件下，在外延保護(hù)層表面沉積金剛石薄膜，形成高熱導(dǎo)介質(zhì)層；

三，采用化學(xué)氣相沉積法，在低溫的條件下，在金剛石薄膜表面沉積碳化鈦，形成過渡層；

四，在過渡層表面形成金屬反射鏡，金屬反射鏡通過導(dǎo)電通道與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)連接導(dǎo)通且形成歐姆接觸；

五，在金屬反射鏡表面鍵合具有導(dǎo)電功能的基板；

六，在外延發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成第一電極，在基板上形成第二電極。

進(jìn)一步，提供外延發(fā)光結(jié)構(gòu)包括：在襯底上形成外延發(fā)光結(jié)構(gòu)，該外延發(fā)光結(jié)構(gòu)由襯底表面由下向上依次為腐蝕阻擋層、第一型導(dǎo)電層、有源層、第二型導(dǎo)電層。

進(jìn)一步，在金屬反射鏡表面鍵合具有導(dǎo)電功能的基板后，剝離襯底。

進(jìn)一步，制作第一電極和第二電極保護(hù)膜，采用干法腐蝕或濕法腐蝕的方法粗化第一型導(dǎo)電層的表面；去除保護(hù)膜，切割分裂芯片。