具有AZO粗化层的高亮度AlGaInP发光二极管制造技术

具有AZO粗化层的高亮度AlGaInP发光二极管，属于LED生产应用技术领域，N电极设置在衬底背面，在衬底正面依次设置N‑GaAs缓冲层、AlAs/AlGaAs反射层、N‑AlGaInP下限制层、MQW多量子阱有源层、P‑AlGaInP上限制层、P‑GaInP缓冲层和P‑GaP电流扩展层，在P‑GaP电流扩展层表面设置AZO透明导电层，在部分AZO透明导电层表面布置所述P电极，在另一部分AZO透明导电层表面设置AZO粗化层。AZO透明导电层具有良好的电流扩展能力，减小了电流在局部区域内的积聚，提升了发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于LED生产应用
，具体涉及一种AlGaInP发光二极管特别是其芯片的生产工艺。
技术介绍
四元系AlGaInP发光二极管由于其发光效率高，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，如何满足市场对高亮度芯片的大量需求，提升LED芯片的亮度，成为LED企业的研究重点。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。图案化P-GaPAlGaInP芯片表层并蒸镀ITO透明导电薄膜可以减少光的全反射，增加芯片的出光效率，图案化P-GaP层的方法有湿法蚀刻法、纳米压印技术、聚焦离子束蚀刻，在表面时刻出小孔，可以提升光取出效率。粗化P-GaPAlGaInP芯片表层并蒸镀ITO透明导电薄膜可以减少光的全反射，增加芯片的出光效率，图案化P-GaP层的方法主要利用碘酸：氢氟酸：冰醋酸混合液，粗化90s，粗化深度为100～500nm，粗化出表面均匀的粗糙形貌，可以提升光取出效率。以上方案均利用了氧化铟锡透明薄膜具有良好的电流扩展能力，电极通过该氧化铟锡透明薄膜，从而减小了电流在电极下方的积聚，减少了电流的无效注入，提升了发光效率。但是氧化铟锡（ITO）中的In属于稀缺资源，价格昂贵并且有毒，希望找到一种替代ITO的透明材料。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种生产成本较低，而能提高发光效率的具有AZO粗化层的高亮度AlGaInP发光二极管。本技术包括P电极和N电极，N电极设置在衬底背面，在衬底正面依次设置N-GaAs缓冲层、AlAs/AlGaAs反射层、N-AlGaInP下限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaInP上限制层、P-GaInP缓冲层和P-GaP电流扩展层，其特征在于在P-GaP电流扩展层表面设置AZO透明导电层，在部分AZO透明导电层表面布置所述P电极，在另一部分AZO透明导电层表面设置AZO粗化层。Al掺杂ZnO（即AZO）透明导电薄膜具有优良的透射特性，且ZnO来源广泛，价格低廉，在H等离子体中稳定性优于ITO。本技术AZO透明导电层具有良好的电流扩展能力，电流通过AZO透明导电层、AZO粗化层，将电流均匀注入到整个芯片表面，从而减小了电流在局部区域内的积聚，提升电流的有效效率，AZO粗化层是使用化学湿式粗化出表面均匀的粗糙形貌，提升了发光效率。进一步地，本技术所述的AZO透明导电层的厚度为150～550nm，该厚度为通过AlGaInP发光波长计算得出的最佳厚度，可方便地采用磁控溅射法蒸镀。所述AZO粗化层的厚度为50～500nm。AZO粗化层是将AZO用酸或碱湿法粗化以减少P-GaP表面全反射的发生，提升光取出效率。电流经过P电极流入AZO透明薄膜层，AZO透明薄膜层横向电阻小于同层P-GaP电流扩展层的接触电阻，电流在AZO透明薄膜层进行横向扩展后，再注入到P-GaP电流扩展层中，进而进入有源层，大大提升电流注入效率，提升了发光二极管的发光亮度，同时由于工艺简单，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。附图说明图1为本技术的一种结构示意图。图2为图1的俯向视示图。具体实施方式一、制造具体实施步骤：1、通过MOCVD技术制作外延芯片：在作为外延层基板的GaAs衬底100正面依次形成N-GaAs缓冲层200、AlAs/AlGaAs反射层201、N-AlGaInP下限制层202、MQW多量子阱有源层203、P-AlGaInP上限制层204、P-GaInP缓冲层205、P-GaP电流扩展层206，其中高掺杂镁的P-GaP电流扩展层206厚度为4.5μm，以保证能形成良好的欧姆接触，镁的掺杂浓度为8×1017cm-3～1×1019cm-3。2、将外延芯片用215、511溶液液清洗P-GaP电流扩展层206，采用PECVD的方式在表面沉积一层SiO2，在SiO2层上旋涂正性光刻胶，经过烘烤，曝光，烘烤，显影通过高速旋干机将芯片旋干、等离子打胶后，制作完成SiO2层光刻，利用HF溶液蚀刻出SiO2层开孔图形，通过去胶液去除表面旋涂正性光刻胶，利用SiO2层开孔图形，使用KOH、FeCl3、铁酸钾和水的混合液（体积比为3：1：1：1）蚀刻去除部分P-GaP电流扩展层206中GaP层的蚀刻深度为0.1～1μm，蚀刻时间30S，温度20～40度，蚀刻深度为200nm。再使用HF溶液去掉SiO2层，完成电极预留孔300的制作。然后采用磁控溅射的方式在P-GaP电流扩展层206上蒸镀厚度为300~500nm的AZO透明导电层207，AZO透明导电层207的透过率保证在90%以上，方块电阻在20Ώ以内。3、在AZO透明导电层207上旋涂正性光刻胶，经过烘烤，曝光，烘烤，显影通过高速旋干机将芯片旋干、等离子打胶后，制作完成电极预留孔套刻，以保护电极预留孔300处不被粗化。粗化的溶液可以是20～80℃的酸液也可以是碱溶，其中酸性溶液主要成分为：HCl、H2O2和水按3：1：1的体积比配比，或是几种的混合，也可以是将HCl和CH3COOH按3:1的体积比混合；碱性溶液主要成分为KOH、H2O2和水按，或是NaOH和水按2：1的体积比混合，或是几种的混合。蚀刻时间5～300S，粗化深度为100～500nm，粗化深度不能过深，否则会影响出光效率。通过去胶液去除表面旋涂正性光刻胶，即完成AZO粗化层208。对P电极预留孔300外侧的AZO透明导电层207的表面进行粗化处理后，于P电极预留孔300外侧形成的AZO粗化层208的厚度为50～500nm，在AZO粗化层208与P-GaP电流扩展层206之间的AZO透明导电层207的厚度为150～550nm。4、将完成AZO粗化层208的芯片使用丙酮、IPA溶液进行超声清洗10min，旋涂负性光刻胶，经过烘烤，曝光，烘烤，显影通过高速旋干机将样品旋干、等离子打胶后，采用电子束蒸镀方式蒸镀P电极301，P电极材料为Cr、Ti、Al，厚度分别为50nm、300nm、3500nm，采用剥离的方式去除负性光刻胶。P电极301的尺寸应小于电极预留孔300尺寸，以保证P电极301的表面平整，利于芯片焊线。5、将制作完成P电极301的芯片贴附于研磨盘上，将背面GaAs衬底100减薄至厚度为160～200μm。6、将减薄后的芯片片使用丙酮、IPA溶液进行超声清洗10min，采用电子束蒸镀的方式在衬底GaAs100面制作N电极302，N电极材料为AuGe、Au，厚度分别为120nm、150nm。7、将制作完成N面电极302的芯片置于退火炉内进行快速退火，退火温度380～580℃（本例采用450℃），退火时间5～20s（本例采用20s）。至此，完成图案化高亮度AlGaInP发光二极管的制作。二、产品结构特点：如图1、2所示，在GaAs衬底100正面依次设置N-GaAs缓冲层200、AlAs本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有AZO粗化层的高亮度AlGaInP发光二极管，包括P电极和N电极，N电极设置在衬底背面，在衬底正面依次设置N‑GaAs 缓冲层、AlAs/AlGaAs 反射层、N‑AlGaInP 下限制层、MQW 多量子阱有源层、P‑AlGaInP 上限制层、P‑GaInP缓冲层和P‑GaP 电流扩展层，其特征在于在P‑GaP 电流扩展层表面设置AZO透明导电层，在部分AZO透明导电层表面布置所述P电极，在另一部分AZO透明导电层表面设置AZO粗化层。

【技术特征摘要】
1.具有AZO粗化层的高亮度AlGaInP发光二极管，包括P电极和N电极，N电极设置在衬底背面，在衬底正面依次设置N-GaAs缓冲层、AlAs/AlGaAs反射层、N-AlGaInP下限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaInP上限制层、P-GaInP缓冲层和P-GaP电流扩展层，其特征在于在P-GaP电流扩展层表面设置AZO透明导电层，...

【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，
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