[實(shí)用新型]一種AlGaInP發(fā)光二極管薄膜芯片結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720133322.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN206602125U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樹強(qiáng);江風(fēng)益
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué);南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/14
• 分類號(hào): H01L33/14;H01L33/22
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所36100
• 代理人: 張文

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域，尤其是涉及一種AlGalnP發(fā)光二極管薄膜芯片結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light-Emitting Diodes，LED)已經(jīng)在很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，被公認(rèn)為下一代綠色照明光源。與砷化鎵襯底晶格匹配的AlGaInP材料可覆蓋從560nm到650nm范圍的可見光波長(zhǎng)，是制備紅色到黃綠色LED的優(yōu)良材料。AlGaInP發(fā)光二極管在固態(tài)照明和顯示領(lǐng)域中有著重要應(yīng)用，例如全色彩屏幕顯示器、汽車用燈、背光源、交通信號(hào)燈及日常照明燈等。

近年來，人們?cè)贏lGaInP發(fā)光二極管外延材料生長(zhǎng)技術(shù)上取得了很大進(jìn)步，其內(nèi)量子效率可達(dá)到90％以上。但直接在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)的外延材料直接在襯底制備N電極、表面制備P電極的LED芯片存在襯底吸收和全反射損耗這兩大影響因素，電光轉(zhuǎn)換效率很低，一般小于10％。

為降低襯底吸收、抑制全反射提高電光轉(zhuǎn)換效率，一種非常有效的辦法是制備薄膜芯片。其采用在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)AlGaInP發(fā)光二極管外延材料，然后P面向下鍵合到硅、鍺、藍(lán)寶石等其他具有反射結(jié)構(gòu)的基板上，將砷化鎵襯底去除，然后制作N電極并進(jìn)行表面粗化來減少光輸出面的全反射損耗，這種薄膜芯片可以將LED的電光轉(zhuǎn)換效率提升3～6倍，達(dá)到30～60％。

AlGaInP發(fā)光二極管薄膜芯片結(jié)構(gòu)業(yè)界有多方案，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要包括：鍵合基板100、鍵合金屬層101、反射金屬導(dǎo)電層102、介質(zhì)層103、 P面接觸電極104、P型電流擴(kuò)展層105、P型限制層106、P側(cè)空間層107、多量子阱發(fā)光區(qū)108、N側(cè)空間層109、N型限制層110、N型粗化層112、N型歐姆接觸層113、N電極114、P電極115。

代表性專利有：

專利CN200410101246.4，其主要?jiǎng)?chuàng)新為P面采用銀反射鏡，并采用通孔P 面電極和透明介質(zhì)層制備高反射、低歐姆接觸P面結(jié)構(gòu)；

專利CN200610114080.9，其在P面使用了ITO透明導(dǎo)電膜，配合SixNy介質(zhì)制備P面高反射率、高P面電流擴(kuò)展能力結(jié)構(gòu)；

專利CN200810177820.2，其在P面采用雙層氧化物透明導(dǎo)電層中間夾帶介質(zhì)層，配合金屬反射層制備ODR結(jié)構(gòu)提高P面光反射能力；

專利201410538800.9，其通過在N面歐姆接觸層上制備適合電流擴(kuò)展的圖形來提高N型電流擴(kuò)展能力。

由于該類薄膜芯片的P面為鍵合面，不是最終出光面表面，因此可以使用點(diǎn)狀或條狀電極加上金屬反射或金屬/介質(zhì)制備反射導(dǎo)電層進(jìn)行性能提升。但在N型出光面的電流擴(kuò)展提升方面，都局限于優(yōu)化金屬電極圖形來改良，即盡量減少電極圖形面積，并讓N面電極均勻覆蓋在上表面，電極外其他區(qū)域進(jìn)行粗化處理減少全發(fā)射損耗。

AlGaInP材料鋁組份越高，其腐蝕粗化越容易，因此薄膜芯片的粗化層多使用鋁組份高于50％的高鋁組份AlGaInP材料，但高鋁組份的N型AlGaInP材料的載流子遷移率很低，因此電流擴(kuò)展能力較差，為保證電流擴(kuò)展良好，粗化層的厚度通常要生長(zhǎng)5微米以上，且N電極條之間距離不能太大(通常小于80微米)，成本高且N電極遮光嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)和制備能夠兼顧表面粗化和電流擴(kuò)展需求的 AlGaInP薄膜芯片具有非常重要的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種兼顧粗化和N面電流擴(kuò)展需求的AlGaInP發(fā)光二極管薄膜芯片結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種AlGaInP發(fā)光二極管薄膜芯片結(jié)構(gòu)，自下而上依次包括：P電極、鍵合基板、鍵合金屬層、金屬反射導(dǎo)電層、介質(zhì)層、P面接觸電極、P型電流擴(kuò)展層、 P型限制層、P側(cè)空間層、多量子阱發(fā)光區(qū)、N側(cè)空間層、N型限制層、N型粗化層、N型歐姆接觸層、N電極，特征是：在N型限制層和N型粗化層之間設(shè)有N 型電流擴(kuò)展層。

N型粗化層和N限制層之間的N型電流擴(kuò)展層所使用的(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P材料中的鋁組份x滿足0.1≤x≤0.5。

N型粗化層和N限制層之間的N型電流擴(kuò)展層的厚度為2~4微米。

N型粗化層和N限制層之間的N型電流擴(kuò)展層的摻雜濃度為0.7~4E¹⁸cm^-3。