[發明專利]一種薄膜型AlGaInP發光二極管芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201810093125.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108198926A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李樹強;陳芳;郭醒;吳小明;王光緒;劉軍林;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號: H01L33/40
• 分類號: H01L33/40;H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

本發明公開了一種薄膜型AlGaInP發光二極管芯片及其制備方法，該發光二極管芯片包括：具有正反面的鍵合基板；從鍵合基板正面往上依次為：基板側金屬鍵合層、外延側金屬鍵合層、P面擴散阻擋金屬層、P面反射歐姆接觸層；從P面反射歐姆接觸層往上依次為P型電流擴展層、P型限制層、P側空間層、多量子阱發光區、N側空間層、N型限制層、N型粗化層、N型歐姆接觸層，N電極；鍵合基板的反面為P電極。本發明采用的P面反射歐姆接觸層，同時具備光反射和歐姆接觸功能；通過P面反射歐姆接觸層的區塊化，通過優化區塊的間隔距離和N電極的寬度，可以抑制N電極對應區域電流注入集中問題，有效減少N電極遮擋效應。本發明具有能有效提高電光轉換效率、結構簡單等優點。

技術領域

本發明涉及半導體發光器件領域，尤其是涉及一種薄膜型AlGaInP發光二極管芯片及其制備方法。

背景技術

半導體發光二極管(Light-Emitting Diodes，LED)已經在很多領域被廣泛應用，被公認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，是制備紅色到黃綠色LED的優良材料。AlGaInP-LED在固態照明領域中有著重要應用，例如全色彩屏幕顯示器、汽車用燈、背光源、交通信號燈及日常照明燈等。

近年來，人們在外延生長技術上取得了很大進步，AlGaInP發光二極管內量子效率可達到90%以上，而常規結構芯片受襯底吸收和全反射損耗等原因影響，光提取效率不到10%，從而電光轉換效率只有8%左右。

提高AlGaInP發光二極管的電光轉換效率，一種非常有效的辦法是采用在砷化鎵襯底上生長AlGaInP發光二極管功能層，再P面向下鍵合到硅、鍺、藍寶石等其他具有反射結構的基板上，然后將砷化鎵襯底剝離，制作N電極并進行表面粗化減少光輸出面的全反射損耗，這樣業界稱為薄膜型AlGaInP 發光二極管芯片可以將LED的電光轉換效率提升3∽5倍。

此前，業界針對薄膜型AlGaInP發光二極管芯片提出了很多方案，其典型結構如圖1所示，圖1為AlGaInP薄膜LED芯片的結構示意圖，包括：鍵合基板100、反射金屬導電層101、介質層102、P面接觸電極103、P型電流擴展層105、P型限制層106、P側空間層107、多量子阱發光區108、N側空間層109、N型限制層110、N型粗化層111、N型歐姆接觸層112、N電極113、P電極114。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種能有效提高電光轉換效率、結構簡單、成本低廉的薄膜型AlGaInP 發光二極管芯片。

本發明的第二個目的在于提供一種薄膜型AlGaInP發光二極管芯片的制備方法。

本發明的第一個目的是這樣實現的：

一種薄膜型AlGaInP發光二極管芯片，包括：具有正反面的鍵合基板；特征是：從鍵合基板正面往上依次為：基板側金屬鍵合層、外延側金屬鍵合層、P面擴散阻擋金屬層、P面反射歐姆接觸層；從P面反射歐姆接觸層往上依次為P型電流擴展層、P型限制層、P側空間層、多量子阱發光區、N側空間層、N型限制層、N型粗化層、N型歐姆接觸層，N電極；鍵合基板的反面為P電極；P面反射歐姆接觸層為Ag或者Ni/Ag疊層金屬結構，與P型電流擴展層形成良好的歐姆接觸，同時具備光反射和歐姆接觸功能。

其中，在非粗化的N型歐姆接觸層的上面制備N電極，N電極為Au/Ge/Ni疊層結構；每個N電極正對位置為P面反射歐姆接觸層的間隔區，且N電極的中心與P面反射歐姆接觸層的中心相對應，N電極的寬度a小于P面反射歐姆接觸層的間距b，并滿足a=x*b，x=0.7~0.9。

其中，N電極的寬度a為1~20 μm。

其中，P面反射歐姆接觸層使用的Ni/Ag金屬為疊層，厚度分別為0.1~1nm和100~300nm。