一种串联PN结发光二极管制造技术

技术编号:14954936 阅读:117 留言:0更新日期:2017-04-02 10:53
一种串联PN结发光二极管,涉及半导体元器件的生产技术领域。本实用新型专利技术包括在基板一侧设置下电极,在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、欧姆接触层和上电极,其特征在于在P限制层和电流扩展层之间设置相互串联的P型层和N型层。本实用新型专利技术形成了量子阱(MQW)PiN结和串联PN结,串联PN的生长可根据电压的需求,来对外延层的组分、掺杂和厚度进行调整。本实用新型专利技术在量子阱的任意一侧串联可调节电压的串联PN结,实现四元系AlGaInP 发光二极管的电压可调节,实现电压范围在2.2~3.5V之间,使得产品与蓝绿光的搭配更简单。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体元器件——发光二极管的生产

技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode,简称LED)属半导体元器件之一,由于LED具有寿命长、功耗小、体积小、坚固耐用、多色显示、响应时间快、冷光发射、工作温度稳定性好、电压低和有利于环保,已经广泛应用于建筑物外观照明、景观照明、标识与指示性照明、室内空间展示照明、娱乐场所及舞台照明和视频屏幕,随着显示屏采用LED当背光源后,LED将打开了新的应用领域。传统四元系AlGaInPLED有源区的带宽决定了器件的电压范围在1.8~2.2伏之间,而GaN蓝绿光LED的电压范围在2.8~3.5伏之间,由于电压范围不匹配,电路要单独设计,增加了设计复杂度和成本。
技术实现思路
鉴于上述传统LED的缺点,本技术提出一种通过串联可实现电压范围在2.2~3.5V之间的串联PN结发光二极管。本技术包括在基板一侧设置下电极,在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、欧姆接触层和上电极,其特征在于在P限制层和电流扩展层之间设置相互串联的P型层和N型层。本技术形成了量子阱(MQW)PiN结和串联PN结,PiN结与传统结构一致,串联PN的生长可根据电压的需求,来对外延层的组分、掺杂和厚度进行调整。本技术在量子阱的任意一侧串联可调节电压的串联PN结,实现四元系AlGaInP发光二极管的电压可调节,实现电压范围在2.2~3.5V之间,使得产品与蓝绿光的搭配更简单,并拓展了应用领域。另外,本技术还可在欧姆接触层和上电极之间设置ITO层。ITO材料具备良好的导电及透光性能,通常其厚度在1000至5000A的范围内,透过率可以达到90%以上,可以作为增透膜提高透过率。另外,ITO的电导率接近金属,有良好的电流扩展功能。因此,ITO在光电领域有广泛的应用。附图说明:图1为传统的正极性LED芯片结构示意图。图2为传统正极性ITO-LED芯片结构示意图。图3为本技术的一种结构示意图。图4为本技术的另一种结构示意图。其中:101、201为上电极;102、202为欧姆接触层;103、203为电流扩展层;104、204为P限制层;105、205为有源层;106、206为N限制层;107、207为DBR层;108、208为GaAs基板;109、209为下电极;212为ITO层;301、401为P型层;302、402为N型层。具体实施方式:图1和图2为典型的两类产品。图1显示了在GaAs基板108一侧设置下电极109,在基板108另一侧依次设置DBR层107、N限制层106、有源层105、P限制层104、电流扩展层103、欧姆接触层102和上电极101。图2显示了在GaAs基板208一侧设置下电极209,在基板208另一侧依次设置DBR层207、N限制层206、有源层205、P限制层204、电流扩展层203、欧姆接触层202、ITO层212和上电极201。图1为发展最早的产品结构图,目前主要应用于数码点阵,指示领域,图2为ITO技术的产品结构图,因其成本低和性能高的优点,目前应用比较广泛,主要应用于市内显示屏,并可取代图1产品。本技术在量子阱(MQWPiN)的任意一侧串联可调节电压的串联PN结,实现四元系AlGaInP发光二极管的电压可调节,与蓝绿光的搭配更简单,并拓展了应用领域。实施实例一:如图3示,在材料为GaAs的生长基板108上通过有机金属气相外延法在基板108同一侧依序生长DBR层107(GaAs/AlGaAs);N限制层106(AlInP);有源层105(AlxGa(1-x)InP);P限制层104(AlInP);P型层302(AlAs或AlGaAs或AlInP或GaInP,并符合:(AlxGa91-x))0.5In0.5P,其中,x为0或1。),该层的掺杂剂可选择Mg或C,掺杂浓度范围1e17至1e19;N型层301(AlAs或AlGaAs或AlInP或GaInP,并符合:(AlxGa91-x))0.5In0.5P,其中,x为0或1。),该层的掺杂剂可选择Si或Te,掺杂浓度范围1e17至1e19;电流扩展层103(GaP或(AlxGa(1-x))0.5In0.5P);欧姆接触层102(InxGa(1-x)As或GaP),形成完整的发光二极管外延结构。芯片工艺制作:选用215和511溶液清洗,利用电子束蒸发和热蒸发的方式在欧姆接触层102表面蒸镀电极层,电极层中的欧姆接触金属选用AuBe,焊线电极选用金属Au或Al,阻挡层选用金属Ti。蒸镀金属后,涂覆2微米左右的正性光刻胶,光刻尺寸为60至100微米,曝光15s,120度烘烤30min,显影1min吹干。再经过金蚀刻液蚀刻5min,选用AZ700去胶液,去除温度60~100℃,上电极101制作完成。欧姆接触的退火温度范围为400~550℃。再经研磨,将GaAs的生长基板108减薄至160~190微米内,选用215溶液清洗后,利用热蒸发的方式,在GaAs的生长基板108表面蒸镀金属电极109,金属选用AuGe,厚度500至2000埃。通过以上流程制作出图3的产品,该产品为反极性LED芯片。实施实例二:如图4所示,在材料为GaAs的生长基板208上通过有机金属气相外延法在基板208同一侧依序生长DBR层207(GaAs/AlGaAs);N限制层206(AlInP);有源层MQW105(AlxGa(1-x)InP);P限制层204(AlInP);P型层402(AlAs或AlGaAs或AlInP或GaInP,并符合:(AlxGa91-x))0.5In0.5P,其中,x为0或1。),该层的掺杂剂可选择Mg或C,掺杂浓度范围1e17至1e19;N型层401(AlAs或AlGaAs或AlInP或GaInP,并符合:(AlxGa91-x))0.5In0.5P,其中,x为0或1。),该层的掺杂剂可选择Si或Te,掺杂浓度范围1e17至1e19;电流扩展层203(GaP或(AlxGa(1-x))0.5In0.5P);;欧姆接触层202(GaInP),形成完整的发光二极管外延结构。芯片工艺制作:选用ACE溶液清洗,利用电子束蒸发的方式在欧姆接触层202表面蒸镀ITO层212,采用负胶剥离的方式制作上电极,负胶厚度4至7微米,曝光5至15s,显影30至60s,利用电子束蒸发的方式蒸镀金属,上电极201分两种结构,第一种的结构为Cr\\Ti\\Pt\\Al,第二种结构为Cr\\Au,蒸镀完成后,浸泡ACE中5至20min,将负胶剥离,上电极101制作完成。再用大盘研磨,将GaAs的生长基板108减薄至160~190微米,利用热蒸发的方式,在GaAs的生长基板108表面蒸镀金属电极209,金属选用AuGe,厚度500~2000埃,采用管式炉退火10min,退火温度380~450℃。通过以上流程制作出图4的产品,该产品为串联PN结正极性LED芯本文档来自技高网...
一种串联PN结发光二极管

【技术保护点】
一种串联PN结发光二极管,包括在基板一侧设置下电极,在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、欧姆接触层和上电极,其特征在于在P限制层和电流扩展层之间设置相互串联的P型层和N型层。

【技术特征摘要】
1.一种串联PN结发光二极管,包括在基板一侧设置下电极,在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、欧姆接触层和上电极,其特征在于在P限制...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨凯徐洲何胜李波李俊承李洪雨林鸿亮张双翔张永
申请(专利权)人:扬州乾照光电有限公司
类型:新型
国别省市:江苏;32

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