表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED及其制造方法技术

表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED及其制造方法，属于半导体技术领域。采用ITO扩展电流扩展层代替n型AlGaInP电流扩展层，既可改善LED芯片的电流扩展均匀性，又消除了n型AlGaInP电流扩展层吸光的问题，提高出光效率。因此，可以延长反极性AlGaInP基LED的寿命、提高其光电转换效率。本发明专利技术具有工艺简单、方便生产操作的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面覆盖ITO电流扩展层的反极性AlGaInP基LED及其制造方法，属于半导体

技术介绍
与GaAs衬底晶格匹配的AlGaInP基材料是一种直接带隙半导体，通过调整Al和Ga的比例，禁带宽度可在1.9eV至2.3eV之间变化。AlGaInP基LED的波长范围可以覆盖550nm～650nm，在RGB三基色显示屏、交通信号灯、汽车车灯等领域有着广泛的应用前景。常规AlGaInP基LED为p面出光，其外延层结构通常为：在GaAs衬底上依次生GaAs缓冲层、DBR反射镜层、n型限制层、MQW多量子阱有源层、p型限制层、p型GaP窗口层。由于GaAs衬底吸光，需要利用DBR反射镜层将射向衬底的光反射回去减少衬底吸光问题。反极性AlGaInP基LED为n面出光，其外延层结构通常为：在GaAs衬底上依次生GaAs缓冲层、腐蚀截止层、n型粗化层、n型电流扩展层、n型限制层、MQW多量子阱有源层、p型限制层、p型GaP窗口层。通过将外延层键合到永久衬底上，再去除吸光的GaAs临时衬底、GaAs缓冲层和腐蚀截止层，实现n面出光。在键合层与外延层之间制作ODR反射镜，并且对n型粗化层进行表面粗化，可以将出光效率提高2-5倍。目前高亮度AlGaInP基LED主要为反极性结构。然而，对于波长偏短的反极性AlGaInP基LED，特别是波长小于590nm的AlGaInP基LED，由于发光波长接近AlGaInP材料的吸收带边，其n型AlGaInP电流扩展层出现吸光的问题。表现出n型AlGaInP电流扩展层的电导率越高、电流扩展越好，吸光越严重。申请号为201410102782.X的专利申请文献《提出一种窗口层覆盖有氧化铟锡的反极性AlGaInP发光二极管结构》对于波长小于590nm的反极性AlGaInP基LED，该结构存在一定弊端。一方面，当要求n面窗口层带隙宽度足够宽时，会造成外延生长困难；另一方面，氧化铟锡以圆柱体形式贯穿开孔的窗口层与n型半导体层直接接触，要求窗口层的开孔深度等于窗口层的厚度，这在芯片制程中较难控制。开孔过深，会损伤MQW有源层，造成发光效率降低和漏电，甚至死灯；开孔过浅，窗口层将影响氧化铟锡与n型半导体层之间的电学接触。
技术实现思路
针对上述波长偏短的反极性AlGaInP基LED遇到的问题，本专利技术提出一种表面覆盖ITO电流扩展层的反极性AlGaInP基LED。本专利技术在具有背电极的永久衬底上依次设置有金属键合层、ODR反射镜、外延层、ITO扩展电流扩展层和主电极；所述ODR反射镜由相互连接的金属反射层和介质膜层构成，介质膜层与外延层相连接；金属反射层和金属键合层相连接；ITO电流扩展层与外延层之间设置有欧姆接触点；ITO电流扩展层表面呈粗化状。本专利技术有益效果：由于采用ITO扩展电流扩展层代替n型AlGaInP电流扩展层，既可改善LED芯片的电流扩展均匀性，又消除了n型AlGaInP电流扩展层吸光的问题，提高出光效率。因此，可以延长反极性AlGaInP基LED的寿命、提高其光电转换效率。进一步地，ITO电流扩展层表面粗化状图形特征尺寸为5nm～200nm，该表面粗化处理及粗化状图形特征尺寸的设计目的是减小光的全反射，尽可能地提高光抽取效率。所述外延层包括：p-GaP窗口层、p-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、n-AlGaInP限制层、n-GaAs欧姆接触层。与常规反极性AlGaInP基LED外延结构相比，在n-AlGaInP限制层、n-GaAs欧姆接触层之间减少了n-AlGaInP电流扩展层和n型粗化层。本专利技术所述ODR反射镜中的介质膜层为SiO2、Si3N4、MgF2、ITO中的至少任意一种，ODR反射镜中的金属反射层为Ag、Al、Au、AuZn合金、AuBe合金中的至少任意一种。该设计的出发点是为了获得高反射率的ODR反射镜，所述介质膜层和金属反射层可以进行不同的组合。本专利技术另一目的是提出一种表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED芯片的制造方法。本专利技术包括以下步骤：1）在临时衬底上依次外延生长缓冲层、腐蚀截止层、n-GaAs欧姆接触层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层，形成外延片；2）在外延片的p-GaP窗口层上依次制作ODR反射镜和金属键合层；3）在永久衬底正面制作金属键合层；4）通过外延片上的金属键合层和永久衬底上的金属键合层，将外延片键合到永久衬底上，形成键合的半制成品；5）去除键合好的半制成品上的临时衬底、缓冲层和腐蚀截止层，露出n-GaAs欧姆接触层；6）光刻、蒸镀金属、Lift-off制作出欧姆接触点；7）蚀刻出n-GaAs欧姆接触层图形，只保留欧姆接触点下方的n-GaAs欧姆接触层；8）在n-AlGaInP限制层及欧姆接触点上方沉积一层ITO电流扩展层，并将ITO电流扩展层表面作粗化处理；9）在ITO电流扩展层表面进行光刻、蒸镀金属、Lift-off完成主电极制作；10）在ITO电流扩展层表面进行光刻，发光区表面形成光刻胶保护层，只露出切割道，然后用ITO蚀刻液蚀刻掉切割道的ITO电流扩展层，再蚀刻出切割道，蚀刻深度达到p-GaP窗口层；11）在永久衬底背面制作背电极；12）切割、裂片，取得LED芯片。本专利技术所涉及的均为常规工艺，具有工艺简单、方便生产操作的优点。所述步骤8）中，ITO电流扩展层表面粗化状图形特征尺寸为5nm～200nm。其粗化状的表面形貌可以通过调节ITO薄膜沉积工艺参数获得，或者通过如浓硫酸等湿法腐蚀获得，或者采用干法蚀刻获得。附图说明图1为制作过程中在外延片表面制作完ODR反射镜和金属键合层的结构示意图。图2为制作过程中在永久衬底上制作完金属键合层后的结构示意图。图3为本专利技术所述表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED芯片剖面结构示意图。图4为图3的俯视图。图5为扫描电子显微镜拍摄的本专利技术所述粗化状的ITO电流扩展层表面典型形貌。具体实施方式一、如图1和2所示是本专利技术优选实例在制作过程中的结构示意图，制造步骤如下：1、如图1所示，采用MOCVD设备在GaAs临时衬底101上生长外延层，外延层包括GaAs缓冲层102、GaInP截止层103、n-GaAs欧姆接触层104、n-AlGaInP限制层105、MQW多量子阱有源层106、p-AlGaInP限制层107、p-GaP窗口层108。其中n-GaAs欧姆接触层104优选厚度为20nm至100nm，掺杂浓度在1×1019cm-3以上，掺杂元素为Si，以便与欧姆接触点204形成良好的欧姆接触。p-GaP窗口层108的优选厚度为600nm至8000nm，掺杂浓度在1×1018cm-3以上，掺杂元素为Mg，以保证p面良好的欧姆接触和电流扩展能力。2）采用丙酮、异丙醇、去离子水依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于：在具有背电极的永久衬底上依次设置有金属键合层、ODR反射镜、外延层、ITO扩展电流扩展层和主电极；所述ODR反射镜由相互连接的金属反射层和介质膜层构成，介质膜层与外延层相连接；金属反射层和金属键合层相连接；ITO电流扩展层与外延层之间设置有欧姆接触点；ITO电流扩展层表面呈粗化状。

【技术特征摘要】
1.表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于：在具有背电极的永久衬底上依次设置有金属键合层、ODR反射镜、外延层、ITO扩展电流扩展层和主电极；所述ODR反射镜由相互连接的金属反射层和介质膜层构成，介质膜层与外延层相连接；金属反射层和金属键合层相连接；ITO电流扩展层与外延层之间设置有欧姆接触点；ITO电流扩展层表面呈粗化状。
2.根据权利要求1所述表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于ITO电流扩展层表面粗化状图形特征尺寸为5nm～200nm。
3.根据权利要求1所述表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于所述外延层包括：p-GaP窗口层、p-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、n-AlGaInP限制层、n-GaAs欧姆接触层。
4.根据权利要求1所述表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于所述介质膜层为SiO2、Si3N4、MgF2、ITO中的至少任意一种。
5.根据权利要求1所述表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED，其特征在于所述金属反射层为Ag、Al、Au、AuZn合金、AuBe合金中的至少任意一种。
6.如权利要求1所述表面覆盖ITO层的反极性AlGaInP基LED的制造方法，包括以下步骤：
1）在临时衬底上依次外延生长缓冲层、腐蚀截止层、n-GaAs欧姆接触层、n-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、p-AlGaInP限制层、p-GaP窗口层，形成外延片；
2）在外延片的p-G...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洲，杨凯，赵宇，林鸿亮，徐培强，何胜，李波，张永，张双翔，
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