一种铜基板高亮度AlGaInP发光二极管及其制造方法，属于LED生产应用技术领域，以厚度为150～200μm的铜基板为永久衬底，在侧制作键合层；在临时衬底的一侧进行外延工艺，形成外延片，通过键合层将两者键合后制成芯片，特点是：以硅进行掺杂制作n‑GaAs欧姆接触层时，以镁进行掺杂制作p‑GaP电流扩展层，在制作p‑GaP电流扩展层后，于p‑GaP电流扩展层上制作氧化铟锡透明导电层，再在氧化铟锡透明导电层上蒸镀金反射镜层。本发明专利技术可增加光电效应，大幅提升发光二极管的发光强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于LED生产应用
，特别涉及AlGaInP 发光二极管的芯片制造技术。
技术介绍
四元系LED 芯片由于其发光效率高，颜色范围广耗电量少、寿命长、单色发光、反应速度快、耐冲击、体积小等优点而被广泛的应用于指示、显示各种装置上、汽车内部指示灯、家电指示灯、交通停信号灯、家用照明上，特别是高亮度及高功率的发光二极管组件需求量大增，因此，对于高亮度的发光二极管研究及制作必须加紧脚步，以满足高亮度发光二极管于照明市场的需求。常规垂直结构AlGaInP 发光二极管是基于P-GaP 电流扩展层进行横向扩展，将电流注入发光区，但由于P-GaP 电流扩展能力有限，电极下方附近区域电流密度较高，离电极较远的区域电流密度较低，导致整体的电流注入效率偏低，从而降低了发光二极管的出光效率。GaAs 基板本身散热并不好，其能隙（Eg）大约在1.42eV，但其发光层AlGaInP 所发出光的能量则介于1.88eV~2.3eV 之间，主动层发出的光是四面八方放射的，理论上就将会有一半的光被GaAs 基板吸收而降低了LED 发光效率，且随着温度的升高，漏电流随之增加，LED 的发光效率也将随之下降，为了让LED 有更好的发光效率并能承受更高的电流输入，可以用散热性能好的其它衬底代替砷化镓衬底，并增加金属全方位反射镜来制造反极性结构的AlGaInP基发光二极管，可以提升发光效率，并结合表面粗化与全方位反射镜技术可获得具有更低热阻值、散热性能更好、亮度会更高的芯片。可以取代GaAs 基板且散热能力强的材料有硅、金、银、铜等高散热系数的材料，但是由于LED 在制作上，最好能尽量降低成本，而金、银的价格偏高，并不适合当厚基板来用，还有硅、铜可以参考，硅的导热系数是191W/m·k，铜的导热系数是397W/m·k，相比之下铜基板的优势比较明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铜基板高亮度AlGaInP发光二极管。本专利技术的衬底为厚度为150～200μm的铜基板，在衬底的一侧设置n面扩展电极，在衬底的另一侧依次设置键合层、金反射镜层、氧化铟锡透明导电层、p-GaP 电流扩展层、p-AlGaInP 限制层、MQW 有源层、n-AlGaInP 限制层和n-AlGaInP粗化层，n-GaAs 欧姆接触层设置在部分n-AlGaInP粗化层上，p面扩展电极层设置在n-GaAs 欧姆接触层上，p电极设置在部分p面扩展电极层上。本专利技术的特点：P-GaP 电流扩展层与氧化铟锡透明导电层形成良好的欧姆接触，金反射镜层的高反射率材料金可以将更多的光子反射回来，粗化的n-AlGaInP 层可减少光子的全反射，增加出光效率，铜基板优良的散热功能，电流经n主电极流经n扩展电极，注入到MQW有源层，减少热效应损失，增加光电效应，可以大幅提升发光二极管的发光强度。进一步地，本专利技术所述氧化铟锡透明导电层的厚度为200～350nm，可与P-GaP形成欧姆接触并对电流形成良好的扩展。所述金反射镜层的厚度为2～3μm。金反射镜层主要作为高反射率的反射镜层与共晶键合层。本专利技术另一目的是提出以上产品的制作方法。本专利技术包括以下步骤：1）在永久衬底的一侧制作键合层，所述永久衬底为厚度为150～200μm的铜基板；2）在临时衬底的一侧依次处延生长n-GaAs 缓冲层、GaInP阻挡层、n-GaAs 欧姆接触层、可粗化的n-AlGaInP层、n-AlGaInP 限制层、MQW 有源层、p-AlGaInP 限制层和p-GaP 电流扩展层，在制作p-GaP 电流扩展层后，于p-GaP 电流扩展层上制作氧化铟锡透明导电层，再在氧化铟锡透明导电层上蒸镀金反射镜层，取得外延片；其中，在制作n-GaAs 欧姆接触层时，以硅进行掺杂；在制作p-GaP 电流扩展层时，以镁进行掺杂；3）通过所述键合层，将步骤1）和步骤2）取得的半制品形成键合；4）去除键合后的临时衬底、n-GaAs 缓冲层和GaInP阻挡层后，在n-GaAs 欧姆接触层上制作形成p面扩展电极层，再去除p面扩展电极层区域以外的n-GaAs 欧姆接触层，对可粗化的n-AlGaInP层进行表面粗化处理；5）在p面扩展电极层上制作p电极，在永久衬底的另一侧制作n面扩展电极。本专利技术选用高散热系数的铜材料为永久基板，工艺简单，具有传统结构发光二极管成本低，良率高的优点，适宜批量化生产，利于取得高质量、低成本的产品。进一步地，本专利技术在制作所述n-GaAs 欧姆接触层时，硅掺杂浓度为1×1018cm-3～3×1018cm-3。n-GaAs型为硅掺杂，硅浓度在此范围内可以满足形成良好欧姆接触导电的需求。在制作p-GaP 电流扩展层时，镁进掺杂浓度为8×1017cm-3～1×10 19cm-3。P-GaP型为镁掺杂，镁浓度在此范围内可以满足形成良好欧姆接触导电的需求。进一步地，本专利技术所述氧化铟锡透明导电层的厚度为200～350nm，其主要作用是与高掺的P-GaP形成欧姆接触并对电流形成良好的扩展。所述金反射镜层的厚度为2～3μm。金反射镜层主要作为高反射率的反射镜层与共晶键合层。附图说明图1为本专利技术制作形成的外延片的结构示意图。图2为在铜基板上制作键合层后的结构示意图。图3为本专利技术的产品结构示意图。图4为图3的俯向视图。具体实施方式一、本专利技术的具体实施步骤：1、在作为外延层GaAs 临时衬底100 上采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）依次外延生长n-GaAs 缓冲层101、GaInP阻挡层102、n-GaAs 欧姆接触层103、可粗化的n-AlGaInP层104、n-AlGaInP 限制层105、MQW 有源层106、p-AlGaInP 限制层107，p-GaP 电流扩展层108。其中GaAs 临时衬底100的厚度为250～350μm。n-GaAs 欧姆接触层103的厚度为30～500nm，优选45nm，硅掺杂浓度为1×1018cm-3～3×1018cm-3（本例优选1×1018cm-3 以上）。可粗化的n-AlGaInP层104的厚度为0.5～3μm。P-GaP 电流扩展层108的厚度为2～5μm，镁掺杂浓度为8×1017cm-3～1×10 19cm-3。将完成外延制作的芯片用511 溶液液清洗p-GaP 电流扩展层108，电子束蒸镀氧化铟锡透明导电层200，厚度为200～350nm （本例采用300nm），芯片使用丙酮、IPA溶液进行超声清洗10min，采用电子束蒸镀的方式在氧化铟锡透明导电层200上蒸镀金反射镜层201，厚度为2～3μm（本例选用2.5μm），形成的外延片如图1所示。2、将厚度为150～200μm （本例选用160μm）的铜基板300使用丙酮、IPA溶液进行超声清洗10min，采用电子束蒸镀的方式在铜基板300上蒸镀Cr层301，厚度为50nm，在Cr层301上蒸镀Au层302，厚度2.5μm，形成键合层，如图2所示。其中Cr层主要起到增加与金与铜的粘附力的作用，Au层主要作为反射镜层与共晶键合层。3、将蒸镀完成反射镜的外延片与蒸镀完键合层的铜基板利用晶圆键合技术，在320℃温度、4000kg 压力、30min条件下实现两者共晶键合。在完成键合的GaAs 临时衬底100上，采用氨水和双氧水混合溶液完全去除本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铜基板高亮度AlGaInP发光二极管，包括衬底，在衬底的一侧设置n面扩展电极，在衬底的另一侧设置键合层、p‑GaP 电流扩展层、p‑AlGaInP 限制层、MQW 有源层、n‑AlGaInP 限制层、n‑AlGaInP粗化层、n‑GaAs 欧姆接触层、p面扩展电极层和 p电极；其特征在于还包括氧化铟锡透明导电层和金反射镜层，在所述衬底的另一侧上依次设置键合层、金反射镜层、氧化铟锡透明导电层、p‑GaP 电流扩展层、p‑AlGaInP 限制层、MQW 有源层、n‑AlGaInP 限制层和n‑AlGaInP粗化层，所述n‑GaAs 欧姆接触层设置在部分n‑AlGaInP粗化层上，所述p面扩展电极层设置在所述n‑GaAs 欧姆接触层上，p电极设置在部分p面扩展电极层上；所述衬底为厚度为150～200μm的铜基板。
【技术特征摘要】
1.一种铜基板高亮度AlGaInP发光二极管，包括衬底，在衬底的一侧设置n面扩展电极，在衬底的另一侧设置键合层、p-GaP 电流扩展层、p-AlGaInP 限制层、MQW 有源层、n-AlGaInP 限制层、n-AlGaInP粗化层、n-GaAs 欧姆接触层、p面扩展电极层和 p电极；其特征在于还包括氧化铟锡透明导电层和金反射镜层，在所述衬底的另一侧上依次设置键合层、金反射镜层、氧化铟锡透明导电层、p-GaP 电流扩展层、p-AlGaInP 限制层、MQW 有源层、n-AlGaInP 限制层和n-AlGaInP粗化层，所述n-GaAs 欧姆接触层设置在部分n-AlGaInP粗化层上，所述p面扩展电极层设置在所述n-GaAs 欧姆接触层上，p电极设置在部分p面扩展电极层上；所述衬底为厚度为150～200μm的铜基板。2.根据权利要求1所述铜基板高亮度AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述氧化铟锡透明导电层的厚度为200～350nm。3.根据权利要求1或2所述铜基板高亮度AlGaInP发光二极管，其特征在于：所述金反射镜层的厚度为2～3μm。4.如权利要求1所述铜基板高亮度AlGaInP发光二极管的制造方法，包括以下步骤：1）在永久衬底的一侧制作键合层；2）在临时衬底的一侧依次处延生长n-GaAs 缓冲层、GaInP阻挡层、n-GaAs 欧姆接触层、可粗化的n-AlGaInP层、n-A...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖和平，王宇，孙如剑，郭冠军，李威，张英，马祥柱，杨凯，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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