一种AlGaInP发光二极管制造技术

一种AlGaInP发光二极管，从下至上依次包括衬底，DBR反射层，N型半导体层，量子阱发光层，P型半导体层，过渡层和P型电流扩展层，所述DBR反射层采用多谱掺杂；所述P型半导体层包括与量子阱发光层相邻的第一P型半导体层以及与过渡层相邻的第二P型半导体层组成，所述第二P型半导体层的掺杂浓度小于所述第一P型半导体层。通过提升多谱DBR掺杂浓度有利于电流在DBR反射层中扩展，提升老化性能；通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，与过渡层形成浓度差，用于平衡过渡层掺杂，避免过渡层高掺杂在长时间老化中引入的非辐射复合增加，导致光衰，进一步提升老化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种AlGaInP发光二极管
本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其是一种提升抗大电流老化性能的AlGaInP发光二极管。
技术介绍
近几年，人们研究出各种方法来提升AlGaInP系列发光二极管（英文为LightEmittingDiode，简称LED）的亮度，取得突破性进展，使得其在显示系统、照明系统、汽车系统等领域得到广泛应用。例如：中国专利号201210341574.6中提出至少有两个对应不同发射波长的布拉格反射层，扩大LED中反射波长的频宽，提升内量子效率。然而，在激烈的市场竞争中，为了降低成本，人们不断缩小芯片尺寸，却衍生出其它性能问题。当芯片面积缩小，比如芯片尺寸为7.0mil*7.0mil情况下，传统结构的LED在抗大电流老化性能明显变差，无法满足市场需求。因此，有必要在小尺寸芯片的大电流驱动情况下，对老化性能做研究和提升。
技术实现思路
本专利技术目的在于：提出一种AlGaInP发光二极管，以提升抗大电流老化性能。本专利技术提供的技术方案包括：一种提升抗大电流老化性能的AlGaInP发光二极管，从下至上依次包括衬底，DBR反射层，N型半导体层，量子阱发光层，P型半导体层，过渡层和P型电流扩展层，所述DBR反射层采用多谱掺杂；所述P型半导体层包括与量子阱发光层相邻的第一P型半导体层以及与过渡层相邻的第二P型半导体层组成，所述第二P型半导体层的掺杂浓度小于所述第一P型半导体层。通过采用分段掺杂多谱DBR反射层，并提升DBR掺杂浓度；通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，形成一定厚度比和浓度比的分段P型半导体层。经研究发现，在小尺寸的芯片下，DBR层的电流扩展变差是影响老化关键点，通过采用分段掺杂多谱DBR，可以使得在相同的电流密度下，DBR扩展效果更好。同时，在不影响电压的工艺窗口内，提升DBR的掺杂浓度，有利于电流更好扩展，明显的提升老化性能。另外，过渡层的掺杂浓度是影响老化的关键，传统方法通过降低过渡层的掺杂浓度改善老化，但降低掺杂后，会引起LED的电压VFavg变高。本专利技术通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，与过渡层形成浓度差，用于平衡过渡层掺杂，避免过渡层高掺杂在长时间老化中引入的非辐射复合增加，导致光衰；另通过保持与量子阱相邻段的P型半导体层掺杂浓度，控制电压，极大提升老化性能。进一步地，所述衬底包括GaAs、GaP、Ge等适合外延生长的衬底。进一步地，所述DBR反射层，采用多谱DBR，材料优选AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs，0＜x≤1，0＜y＜1。进一步地，所述多谱DBR，反射波段分为三段，第一DBR反射层反射波段在700-750nm，第二DBR反射层反射波段在650-700nm，第三DBR反射层反射波段在600-650nm。进一步地，所述多谱DBR，第一DBR反射层对数介于2-7对，第二DBR反射层对数介于6-12对，第三DBR反射层对数介于13-20对。进一步地，所述多谱DBR，掺杂杂质为Si、Sn、S、Se、Te中的一种。进一步地，所述多谱DBR，第一DBR反射层掺杂浓度介于7×1018~1×1020cm-3；第二DBR反射层掺杂浓度低于第一DBR反射层，掺杂浓度介于5×1018~1×1020cm-3；第三DBR反射层掺杂浓度低于第二DBR反射层，掺杂浓度介于2×1018~1×1020cm-3。进一步地，N型半导体层采用GaAs、AlxGayIn1-x-yP、AlxIn(1-x)P，优选AlxIn(1-x)P，0＜x＜1。进一步地，N型掺杂，掺杂杂质为Si、Sn、S、Se、Te中的一种。进一步地，N型掺杂浓度介于0.5×1018~3.0×1018cm-3。进一步地，量子阱发光层的材料选择AlxGayIn1-x-yP，0＜x＜1，0＜y＜1。进一步地，P型半导体材料与N型半导体材料一致，优择AlxIn(1-x)P，0＜x＜1。进一步地，P型掺杂的掺杂杂质为Be、Mg、Zn、Cd、C中的一种。进一步地，分段P型半导体层，包括与量子阱相邻段的第一P型半导体层和与过渡层相邻段的第二P型半导体层。进一步地，与量子阱相邻段的第一P型半导体层掺杂浓度为0.7×1018~1.5×1018cm-3。进一步地，与量子阱相邻段的第一P型半导体层厚度介于0.3~1.0μm之间。进一步地，与过渡层相邻段的第二P型半导体层掺杂浓度为0.28×1018~1.2×1018cm-3。进一步地，与过渡层相邻段的第二P型半导体层厚度介于0.03~0.3μm之间。进一步地，第二P型半导体层厚度为第一P型半导体层厚度的10%~30%。进一步地，第二P型半导体层掺杂浓度为第一P型半导体层掺杂浓度40%~80%。进一步地，过渡层采用AlxGayIn1-x-yP材料组分渐变生长，0<x<1，0<y<1，x+y<1。进一步地，过渡层掺杂浓度介于1.5×1018~4.0×1018cm-3。进一步地，P型电流扩展层采用GaP，掺杂采用Mg。进一步地，P型电流扩展层的厚度介于2-10μm。本专利技术相对于现有技术，至少包括以下技术效果：在LED结构中，采用分段掺杂多谱DBR可以有效提升电流扩展，提升老化性能；在不影响电压的工艺窗口内，提升DBR的掺杂浓度可以进一步提升老化性能。另外，通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，与过渡层形成浓度差，用于平衡过渡层掺杂，避免过渡层高掺杂在长时间老化中引入的非辐射复合增加，导致光衰；通过保持与量子阱相邻段的P型半导体层掺杂浓度，控制电压，极大提升可靠性能。本专利技术对于面积不超过50mil2的发光二极管，驱动电流大于或等于100mA的条件下，提升老化性能尤为明显。附图说明附图用来提供对本专利技术进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，不构成本专利技术限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为传统AlGaInP发光二极管结构示意图。图2为本专利技术实施例1和例2中AlGaInP发光二极管结构示意图。图3为本专利技术实施例3和例4中AlGaInP发光二极管结构示意图。图示说明：100：衬底，110：DBR反射层，120：N型半导体层，130：量子阱发光层，140：P型半导体层，150：过渡层，160：P型电流扩展层；200：衬底，210：DBR反射层，211：第一DBR反射层，212：第二DBR反射层，213：第三DBR反射层，220：N型半导体层，230：量子阱发光层，240：P型半导体层，241：第一P型半导体层，242：第二P型半导体层，250：过渡层，260：P型电流扩展层，270：P电极，280：N电极。具体实施方式下面结合示意图对本专利技术进行详细的描述，在进一步介绍本专利技术之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本专利技术并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本专利技术的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。实施例1如图2所示，本实施例提供一种AlGaInP发光二极管，包括以下工艺步骤：采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在衬底200上依次外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AlGaInP发光二极管，从下至上依次包括衬底，DBR反射层，N型半导体层，量子阱发光层，P型半导体层，过渡层和P型电流扩展层，其特征在于：所述DBR反射层采用多谱掺杂，包括第一DBR反射层，第二DBR反射层，第三DBR反射层，第一DBR反射层掺杂浓度高于第二DBR反射层，第二DBR反射层掺杂浓度高于第三DBR反射层；所述P型半导体层包括与量子阱发光层相邻的第一P型半导体层以及与过渡层相邻的第二P型半导体层组成，所述第二P型半导体层的掺杂浓度小于所述第一P型半导体层。

【技术特征摘要】
1.一种AlGaInP发光二极管，从下至上依次包括衬底，DBR反射层，N型半导体层，量子阱发光层，P型半导体层，过渡层和P型电流扩展层，其特征在于：所述DBR反射层采用多谱掺杂，包括第一DBR反射层，第二DBR反射层，第三DBR反射层，第一DBR反射层掺杂浓度高于第二DBR反射层，第二DBR反射层掺杂浓度高于第三DBR反射层；所述P型半导体层包括与量子阱发光层相邻的第一P型半导体层以及与过渡层相邻的第二P型半导体层组成，所述第二P型半导体层的掺杂浓度小于所述第一P型半导体层。2.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述发光二极管的面积不超过50mil2，驱动电流大于等于100mA的条件下，以提升老化性能。3.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述第三DBR反射层掺杂浓度介于2×1018~1×1020cm-3。4.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述第一DBR反射层反射波段在700-750nm，第二DBR反射层反射波段在650-700nm，第三DBR反射层反射波段在600-650nm。5.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述第一DBR反射层对数介于2-7对，第二DBR反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元宇，郑建森，伍明跃，周启伦，邱财华，罗宵，林峰，李水清，吴超瑜，蔡坤煌，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35