[發明專利]一種N面出光AlGaInPLED薄膜芯片及制備方法

在審

• 申請號: 202110616418.5
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113066913A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 王蘇杰;林曉珊;寧如光;楊祺;熊歡;陳振宇;吳禮清;潘彬;王向武;張銀橋
• 申請（專利權）人: 南昌凱迅光電有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/36;H01L33/00
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 李楠

本發明公開了N面出光AlGaInPLED薄膜芯片,所述芯片自下而上依次包括：基板、鍵合金屬層、金屬反射電極、介質層、P型歐姆接觸層、發光層、N型電流擴展層、N型粗化層、N電極，所述N電極與N型粗化層直接形成歐姆接觸。本發明還公開了LED薄膜芯片的制備方法。本發明直接在N型粗化層上制備歐姆接觸，有效簡化了N面出光AlGaInPLED薄膜芯片制備工藝，降低生產成本的同時解決了業界普遍采用n⁺?GaAs作為歐姆接觸層產生的吸光問題。

技術領域

本發明屬于LED芯片技術領域，尤其是涉及一種N面出光AlGaInPLED薄膜芯片及制備方法。

背景技術

發光二極管作為新一代的綠色照明光源，具有壽命長、亮度高、功耗低等特點，正逐漸取代傳統照明光源。四元合金AlGaInP材料與GaAs襯底晶格匹配，制備的LED發光波長可以覆蓋紅、黃、綠波段。經過多年的發展，AlGaInP材料已經成為制備紅光到黃綠色LED最優良的材料。

各種半導體電子器件都需要通過金屬電極與其他器件相連。在半導體上沉積金屬，形成緊密接觸，這種接觸稱為金屬-半導體接觸。在特定的條件下，有兩種金屬-半導體接觸類型：歐姆接觸和肖特基接觸。金屬與低摻雜半導體形成的接觸通常表現為類似pn結二極管的整流特性，稱之為肖特基接觸，又名整流接觸；金屬與重摻雜半導體形成的接觸，通常表現為低阻的短路特性，不會在接觸界面引起附加壓降，稱為歐姆接觸。

近年來，人們利用晶片鍵合及轉移襯底的技術制備了N面出光的AlGaInPLED薄膜型芯片，極大地提高了LED芯片的光提取效率，其光效為傳統正裝結構芯片的3-4倍。目前業界常見的高光效AlGaInPLED薄膜芯片是在N型AlGaInP粗化層前外延生長一層n⁺-GaAs作為歐姆接觸層。但n⁺-GaAs對可見光有吸收作用，在芯片工藝中，必須將N電極下方區域以外的n⁺-GaAs材料完全去除，并且確保N電極對應的n⁺-GaAs完整無缺損，不能出現因為側向腐蝕導致的電極脫落或粘附性不穩定的現象。

現有的AlGaInPLED芯片中由于在粗化層上方的接觸層中制備N電極金屬，必然增加了光刻步驟，導致生產成本的上升。在去除接觸層材料時，也有可能出現因為側向鉆蝕導致的電極脫落問題。

發明內容

在為解決在n⁺-GaAs接觸層上制備N電極引起的諸多問題，本發明提出一種直接在N型粗化層上制備N電極的方法，同時提出一種直接在N型粗化層上制備N電極的N面出光AlGaInPLED薄膜芯片。本發明可消除n⁺-GaAs接觸層引起的光吸收問題，并簡化芯片制備工藝降低生產成本。

本發明提供了一種N面出光AlGaInPLED薄膜芯片，所述芯片自下而上依次包括：基板、鍵合金屬層、金屬反射電極、介質層、P型歐姆接觸層、發光層、N型電流擴展層、N型粗化層、N電極，所述N電極與N型粗化層直接形成歐姆接觸；

N型電流擴展層的材料(Al_x1Ga_1-x1)_0.5In_0.5P中Al組分介于0.30-0.60之間；

N型粗化層的材料(Al_x2Ga_1-x2)_0.5In_0.5P中Al組分介于0.25-0.35之間。

優選地、所述N型粗化層厚度為50-1500nm，摻雜濃度為0.7-5E18cm^-3。

優選地、所述N型電流擴展層厚度為1500-5000nm，摻雜濃度為0.5-1E18cm^-3。

優選地、所述N電極的電極材料依次包括第一Ni層、第一Au層、Ge層、第二Ni層、第二Au層，其第一Ni層為與N型粗化層最先接觸。