一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述制作方法包括：在衬底上依次形成N型缓冲层、N型腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型电流扩展层、N型限制层、有源层、P型限制层、P型电流扩展层、反射镜层、粘结层；通过粘结层键合到基板上；去除衬底、N型缓冲层、N型腐蚀停层；形成N型扩展电极，并去除多余的N型欧姆接触层；依次沉积SiO2层和ITO薄膜；使用盐酸溶液对ITO薄膜进行湿法腐蚀，形成ITO纳米柱阵列；利用ITO纳米柱阵列形成SiO2纳米柱阵列；利用SiO2纳米柱阵列在N型电流扩展层表面形成纳米柱阵列；形成透明导电膜。本发明专利技术提高了光提取效率和均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
AlGaInP基发光二极管(LightEmitingDiode，简称LED)已广泛应用于汽车照明、全彩显示屏和可见光通讯等领域。AlGaInP基LED芯片自下而上包括基板、以及依次层叠在基板上的粘结层、反射镜层、P型GaP电流扩展层、P型AlInP限制层、有源层、N型AlInP限制层、N型AlGaInP电流扩展层。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：AlGaInP的折射率(约为2.9)与空气的折射率相差很大，AlGaInP基LED和空气的交界面的全反射临界角约为20°，有源层产生的光仅有很小一部分(约3％)可以射出到空气中。目前普遍使用表面粗化的方法来提高光提取效率，但是粗化所使用的掩膜版很难做到纳米级尺寸，不能准确控制掩膜的尺寸和均匀性，表面粗化的效果不一致，光提取效率的提高不均匀。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层；通过所述粘结层将所述反射镜层键合到基板上；去除所述GaAs衬底、所述N型GaAs缓冲层、所述N型GaInP腐蚀停层；在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极，并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分；在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜；使用盐酸溶液对所述ITO薄膜进行湿法腐蚀，形成ITO纳米柱阵列；利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层，形成SiO2纳米柱阵列；利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层，在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列；在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。可选地，所述在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极，并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分，包括：在所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第一层光刻胶；采用光刻工艺去除所述N型扩展电极所在区域的所述第一层光刻胶；在所述第一层光刻胶和露出的所述N型GaAs欧姆接触层上蒸镀金属层；去除所述第一层光刻胶和沉积在所述第一层光刻胶上的所述金属层，形成所述N型扩展电极；在所述N型扩展电极和所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第二层光刻胶；采用光刻工艺去除所述N型扩展电极以外区域的所述第二层光刻胶；对露出的所述N型GaAs欧姆接触层进行刻蚀，去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分。优选地，所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜，包括：在所述第二层光刻胶和所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜；去除所述第二层光刻胶和沉积在所述第二层光刻胶上的SiO2层和ITO薄膜。可选地，所述利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层，形成SiO2纳米柱阵列，包括：在所述ITO纳米柱阵列的保护下，使用CHF3气体、CF4气体或者CF4和H2的混合气体对所述SiO2层进行反应离子刻蚀，形成SiO2纳米柱阵列。可选地，所述利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层，在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列，包括：在所述SiO2纳米柱阵列的保护下，使用HBr和Ar的混合气体对所述N型AlGaInP电流扩展层进行感应耦合等离子体刻蚀。可选地，在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜之前，所述制作方法还包括：使用氢氧化钾溶液或者氢氟酸溶液去除残留的所述SiO2纳米柱阵列。可选地，所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜，包括：使用低速旋涂法在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。另一方面，本专利技术实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片，所述AlGaInP基发光二极管芯片包括基板、以及依次层叠在所述基板上的粘结层、反射镜层、P型GaP电流扩展层、P型AlInP限制层、有源层、N型AlInP限制层、N型AlGaInP电流扩展层，N型扩展电极通过N型GaAs欧姆接触层设置在所述N型AlGaInP电流扩展层上，透明导电膜铺设在所述N型AlGaInP电流扩展层上，所述N型AlGaInP电流扩展层与所述透明导电膜接触的表面为纳米柱阵列。可选地，所述纳米柱阵列包括若干纳米柱，所述纳米柱的直径为100～300nm，所述纳米柱的高度为300～500nm，相邻两个所述纳米柱的间距为1～2μm。可选地，所述透明导电膜为Ag纳米线。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列，增加了出射光的临界角，减少了全反射，增大了光子从LED芯片和空气的交界面逸出的几率，大大提高了LED芯片的光提取效率和均匀性。而且透明导电膜使电流在纳米柱阵列的形成区域扩展均匀，弥补了横向电流受阻隔的问题，同时透明导电膜的透光性较高，可以使光更多地从LED芯片中逸出。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法的流程图；图2a-图2i是本专利技术实施例一提供的AlGaInP基发光二极管芯片制作过程中的结构示意图；图3是本专利技术实施例二提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法，参见图1，该制作方法包括：步骤101：在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层。图2a为步骤101执行之后的LED芯片的结构示意图。其中，1为GaAs衬底，2为N型GaAs缓冲层，3为N型GaInP腐蚀停层，4为N型GaAs欧姆接触层，5为N型AlGaInP电流扩展层，6为N型AlInP限制层，7为有源层，8为P型AlInP限制层，9为P型GaP电流扩展层，10为反射镜层，11为粘结层。具体地，该步骤101可以包括：采用金属有机化学气相沉积法(英文：Metal-organicChemicalVaporDeposition，简称：MOCVD)在GaAs衬底上依次生长N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层；通过所述粘结层将所述反射镜层键合到基板上；去除所述GaAs衬底、所述N型GaAs缓冲层、所述N型GaInP腐蚀停层；在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极，并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分；在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜；使用盐酸溶液对所述ITO薄膜进行湿法腐蚀，形成ITO纳米柱阵列；利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层，形成SiO2纳米柱阵列；利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层，在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列；在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。

【技术特征摘要】
1.一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层；通过所述粘结层将所述反射镜层键合到基板上；去除所述GaAs衬底、所述N型GaAs缓冲层、所述N型GaInP腐蚀停层；在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极，并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分；在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜；使用盐酸溶液对所述ITO薄膜进行湿法腐蚀，形成ITO纳米柱阵列；利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层，形成SiO2纳米柱阵列；利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层，在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列；在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极，并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分，包括：在所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第一层光刻胶；采用光刻工艺去除所述N型扩展电极所在区域的所述第一层光刻胶；在所述第一层光刻胶和露出的所述N型GaAs欧姆接触层上蒸镀金属层；去除所述第一层光刻胶和沉积在所述第一层光刻胶上的所述金属层，形成所述N型扩展电极；在所述N型扩展电极和所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第二层光刻胶；采用光刻工艺去除所述N型扩展电极以外区域的所述第二层光刻胶；对露出的所述N型GaAs欧姆接触层进行刻蚀，去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜，包括：在所述第二层光刻胶和所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜；去除所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：范文超，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33