具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管及其制备方法，在GaAs衬底的上面依次设置的缓冲层、布拉格反射层、n‑AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p‑AlGaInP限制层、p‑GaP窗口层、ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层，在图案化的AlGaInP粗化层上设有金属电极层，在GaAs衬底的下面设有背电极层，所述金属电极层包括主电极和扩展电极，其中：主电极连接在图案化的AlGaInP粗化层上，扩展电极嵌入在图案化的AlGaInP粗化层中，并且与ITO电流扩展层保持连接。扩展电极自身因为其嵌入式结构的特点，因而稳定性好，从而提高了整个金属电极层的附着性和完整性，确保了发光二极管的工作电压稳定，提高了产品的焊线可靠性和发光效率，极大地提升了产品的质量和良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体发光二极管制造
，尤其是涉及一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管及其制备方法。
技术介绍
发光二极管（LED）具有高光效、低能耗、长寿命、高安全性、高环保等优势，是一种有广阔应用前景的照明方式，受到越来越多国家的重视，目前LED已广泛应用于高效固态照明领域中，如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。如图1所示，常规AlGaInP发光二极管包含GaAs衬底100、缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、MQW多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105，金属电极层106直接设置在p-GaP窗口层105上，在GaAs衬底100背面设置有背电极层107。由于常规AlGaInP发光二极管的出光层为p-GaP窗口层105，同时p-GaP窗口层105也起着欧姆窗口层和电流扩展的重要作用，这就会使电流容易集中从与电极接触的正下方区域流过，即电极正下方区域的电流密度增加，不能使电流得到充分的扩展，从而降低LED的发光效率。ITO薄膜相比p-GaP窗口层105具有良好的横向电流扩展性，同时具有透过率高、导电性好、耐磨损、耐腐蚀等优点，且与p-GaP窗口层105的粘附性好，因此，ITO薄膜通常被用于作为提高AlGaInP基芯片亮度的透明电极材料。在实际应用中，在p-GaP窗口层105上面生长一层ITO薄膜，然后再沉积金属电极层106，作为焊盘材料使用，在对焊盘的焊线测试中发现很容易出现ITO薄膜脱落、金属电极层106脱落异常的问题，导致其焊盘性能和芯片使用可靠性受到严重影响，此外GaP的化学性质稳定，难以采用蚀刻溶液获得良好的粗化效果，也限制了LED芯片亮度的提高。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种便于生产、发光效率高、焊线可靠性高的具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管。本专利技术的第二个目的在于提供一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管的制备方法，它能改善带有转置结构的高亮度的红光AlGaInP发光二极管扩展电极遮光且易受破坏脱落问题。本专利技术的第一个目的是这样实现的：一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设置的缓冲层、布拉格反射层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层、ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层，p-GaP窗口层为图案化的p-GaP窗口层，AlGaInP粗化层为图案化的AlGaInP粗化层，在图案化的AlGaInP粗化层上设有金属电极层，在GaAs衬底的下面设有背电极层，特征是：所述金属电极层包括主电极和扩展电极，其中：主电极连接在图案化的AlGaInP粗化层上，扩展电极嵌入在图案化的AlGaInP粗化层中，并且与ITO电流扩展层保持连接，主电极的中心与图案化的GaP窗口层的图形中心在同一中心线上。本专利技术的第二个目的是这样实现的：一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：（1）、制作发光二极管外延片：在GaAs衬底的上面依次外延生长有缓冲层、布拉格反射层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层，完成发光二极管外延片制作；（2）、在p-GaP窗口层上采用光刻和蚀刻方式制作图形，得到图案化的p-GaP窗口层；（3）、在图案化的p-GaP窗口层上依次制作有ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层；（4）、在AlGaInP粗化层上制作图案化的AlGaInP粗化层：采用AlGaInP粗化溶液对AlGaInP粗化层进行粗化处理，在AlGaInP粗化层上采用PECVD生长一层介质膜层，采用光刻和湿法蚀刻方式制作出图案化的介质膜层，利用AlGaInP腐蚀液对没有介质膜层的保护区域进行腐蚀，利用介质膜腐蚀液将介质膜层去除；（5）、在图案化的AlGaInP粗化层上制作金属电极层：采用负胶套刻和蒸镀方式制作图案化的金属电极层，金属电极层包含主电极和扩展电极，主电极形成于AlGaInP粗化层上，扩展电极形成于ITO电流扩展层上；（6）、在GaAs衬底的下面制作背电极层。在步骤（3）中，主电极的中心与图案化的GaP窗口层的图形中心在同一中心线上。在步骤（4）中，采用PECVD制作的介质膜层由SiO2或 SiNxOy绝缘材料或前述的任意组合之一制成，其中 x>0，0<y<2。目的是获得稳定的临时图案化介质膜层，以避免腐蚀液对ITO电流扩展层的影响，从而制作出设计好的图案化的AlGaInP粗化层。在步骤（4）中，AlGaInP粗化层的粗化深度为350±50nm，既能得到合适的粗化图案，又避免了AlGaInP粗化层的周围区域台阶差异大，便于制作金属电极层。在步骤（5）中，蒸镀方式制作图案化的金属电极层的材料为 Cr、Pt、Ti、Al、Ni或Au中的一种或前述的任意组合之一。本专利技术采用引入嵌入式的ITO电流扩展层和图案化的AlGaInP粗化层，进而采用AlGaInP粗化溶液对AlGaInP粗化层进行可控深度的粗化；其次在图案化的AlGaInP粗化层上采用蒸镀方式制作金属电极层，金属电极层包括主电极和扩展电极，其中作为焊盘的主电极直接连接在经过粗化的AlGaInP粗化层上，从而避免了在焊线测试时造成ITO电流扩展层脱落，另一方面，扩展电极嵌入在AlGaInP粗化层中，并且与ITO电流扩展层保持连接，可降低接触电阻，同时对于主电极也起到了防护的作用，扩展电极自身因为其嵌入式结构的特点，因而稳定性好，从而提高了整个金属电极层的附着性和完整性，确保了发光二极管的工作电压稳定，提高了产品的焊线可靠性和发光效率，极大地提升了产品的质量和良率。附图说明图1为现有的常规AlGaInP发光二极管的结构示意图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术的步骤（1）的截面示意图；图4为本专利技术的步骤（2）、（3）的截面示意图；图5为本专利技术的步骤（4）的截面示意图；图6为本专利技术的步骤（5）的截面示意图。具体实施方式下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管，包括GaAs衬底，在GaAs衬底100的上面依次设置的缓冲层101、布拉格反射层102、n-AlGaInP限制层103、MQW多量子阱有源层104、p-AlGaInP限制层105、p-GaP窗口层106、ITO电流扩展层107和AlGaInP粗化层108，p-GaP窗口层106为图案化的p-GaP窗口层，AlGaInP粗化层108为图案化的AlGaInP粗化层，在图案化的AlGaInP粗化层108上设有金属电极层，在GaAs衬底100的下面设有背电极层201，所述金属电极层包括主电极109和扩展电极110，其中：主电极109连接在图案化的AlGaInP粗化层108上，扩展电极110嵌入在图案化的AlGaInP粗化层108中，并且与ITO电流扩展层107保持连接，主电极的中心与图案化的GaP窗口层的图形中心在同一中心线上。一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管的制备方法，包括以下步骤：（1）、制作发光二极管外延片：如图3所示，在GaAs衬底100的上面采用金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设置的缓冲层、布拉格反射层、n‑AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p‑AlGaInP限制层、p‑GaP窗口层、ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层，p‑GaP窗口层为图案化的p‑GaP窗口层，AlGaInP粗化层为图案化的AlGaInP粗化层，在图案化的AlGaInP粗化层上设有金属电极层，在GaAs衬底的下面设有背电极层，其特征在于：所述金属电极层包括主电极和扩展电极，其中：主电极连接在图案化的AlGaInP粗化层上，扩展电极嵌入在图案化的AlGaInP粗化层中，并且与ITO电流扩展层保持连接，主电极的中心与图案化的GaP窗口层的图形中心在同一中心线上。

【技术特征摘要】
1.一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设置的缓冲层、布拉格反射层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层、ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层，p-GaP窗口层为图案化的p-GaP窗口层，AlGaInP粗化层为图案化的AlGaInP粗化层，在图案化的AlGaInP粗化层上设有金属电极层，在GaAs衬底的下面设有背电极层，其特征在于：所述金属电极层包括主电极和扩展电极，其中：主电极连接在图案化的AlGaInP粗化层上，扩展电极嵌入在图案化的AlGaInP粗化层中，并且与ITO电流扩展层保持连接，主电极的中心与图案化的GaP窗口层的图形中心在同一中心线上。2.一种具有嵌入式透明扩展电极结构的发光二极管的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：（1）、制作发光二极管外延片：在GaAs衬底的上面依次外延生长有缓冲层、布拉格反射层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层，完成发光二极管外延片制作；（2）、在p-GaP窗口层上采用光刻和蚀刻方式制作图形，得到图案化的p-GaP窗口层；（3）、在图案化的p-GaP窗口层上依次制作有ITO电流扩展层和AlGaInP粗化层；（4）、在AlGaInP粗化层上制作图案化的AlGaInP粗化层：采用AlGaInP粗化溶液对Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：张银桥，潘彬，
申请(专利权)人：南昌凯迅光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36