一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，该LED芯片包括：具有正反面的键合基板；从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为P型电流扩展层、P型限制层、P侧空间层、多量子阱发光区、N侧空间层、N型限制层、N型粗化层、N型欧姆接触层，N电极；键合基板的反面为P电极。本实用新型专利技术采用的P面反射欧姆接触层，同时具备光反射和欧姆接触功能；通过P面反射欧姆接触层的区块化，通过优化区块的间隔距离和N电极的宽度，可以抑制N电极对应区域电流注入集中问题，有效减少N电极遮挡效应。本实用新型专利技术具有能有效提高电光转换效率、结构简单等优点。

A thin film AlGaInP LED chip

The utility model discloses a thin-film AlGaInP light-emitting diode chip, which comprises a bonded substrate with a positive and a negative side, a metal bonding layer on the substrate side, an epitaxial metal bonding layer, a P-plane diffusion barrier metal layer, and a P-plane reflection ohmic contact layer from the front of the bonded substrate to the top. From the top of the layer, there are P-type current spreading layer, P-type limiting layer, P-side space layer, multi-quantum well luminous region, N-side space layer, N-type limiting layer, N-type coarsening layer, N-type ohmic contact layer and N-electrode, respectively. The reverse side of the bonded substrate is P-electrode. The P-plane reflective ohmic contact layer adopted by the utility model has the functions of light reflection and ohmic contact, and the block of the P-plane reflective ohmic contact layer can effectively reduce the shielding effect of the N-electrode by optimizing the distance between the blocks and the width of the N-electrode. The utility model has the advantages of effectively improving electro-optical conversion efficiency and simple structure.

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片
本技术涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片。
技术介绍
半导体发光二极管(Light-EmittingDiodes，LED)已经在很多领域被广泛应用，被公认为下一代绿色照明光源。与砷化镓衬底晶格匹配的AlGaInP材料可覆盖从560nm到650nm范围的可见光波长，是制备红色到黄绿色LED的优良材料。AlGaInP-LED在固态照明领域中有着重要应用，例如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、背光源、交通信号灯及日常照明灯等。近年来，人们在外延生长技术上取得了很大进步，AlGaInP发光二极管内量子效率可达到90%以上，而常规结构芯片受衬底吸收和全反射损耗等原因影响，光提取效率不到10%，从而电光转换效率只有8%左右。提高AlGaInP发光二极管的电光转换效率，一种非常有效的办法是采用在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管功能层，再P面向下键合到硅、锗、蓝宝石等其他具有反射结构的基板上，然后将砷化镓衬底剥离，制作N电极并进行表面粗化减少光输出面的全反射损耗，这样业界称为薄膜型AlGaInP发光二极管芯片可以将LED的电光转换效率提升3∽5倍。此前，业界针对薄膜型AlGaInP发光二极管芯片提出了很多方案，其典型结构如图1所示，图1为AlGaInP薄膜LED芯片的结构示意图，包括：键合基板100、反射金属导电层101、介质层102、P面接触电极103、P型电流扩展层105、P型限制层106、P侧空间层107、多量子阱发光区108、N侧空间层109、N型限制层110、N型粗化层111、N型欧姆接触层112、N电极113、P电极114。
技术实现思路
本技术的的是提供一种能有效提高电光转换效率、结构简单、成本低廉的薄膜型AlGaInP发光二极管芯片。本技术的目的是这样实现的：一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，包括：具有正反面的键合基板；特征是：从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为P型电流扩展层、P型限制层、P侧空间层、多量子阱发光区、N侧空间层、N型限制层、N型粗化层、N型欧姆接触层，N电极；键合基板的反面为P电极；P面反射欧姆接触层为Ag或者Ni/Ag叠层金属结构，与P型电流扩展层形成良好的欧姆接触，同时具备光反射和欧姆接触功能。其中，在非粗化的N型欧姆接触层的上面制备N电极，N电极为Au/Ge/Ni叠层结构；每个N电极正对位置为P面反射欧姆接触层的间隔区，且N电极的中心与P面反射欧姆接触层的中心相对应，N电极的宽度a小于P面反射欧姆接触层的间距b，并满足a=x*b，x=0.7~0.9。其中，N电极的宽度a为1~20μm。其中，P面反射欧姆接触层使用的Ni/Ag金属为叠层，厚度分别为0.1~1nm和100~300nm。其中，P面扩散阻挡金属层在P面反射欧姆接触层以外的区域与P型电流扩展层之间为非欧姆接触。其中，基板侧金属键合层和外延材料侧金属键合层的材料均为Sn、In、Ag、Au其中一种或多种。其中，P面扩散阻挡金属层的材料为Cr、Ti、Pt、Au、Ni、Wu、Cu其中一种或金属合金TiW、FeNiCr、FeCoCr其中一种。其中，键合基板的材料为Si、Ge、GaAs、GaP、Cu、Mo、C其中一种或多种。本技术采用的P面反射欧姆接触层，同时具备光反射和欧姆接触功能，因而无需制备P电极通孔，工艺简单；N电极制备在非粗化的N型欧姆接触层上，可以提高电极焊盘的辨识性；同时通过P面反射欧姆接触层的区块化，通过优化区块的间隔距离和N电极的宽度，可以抑制N电极对应区域电流注入集中问题，有效减少N电极遮挡效应。因此，本技术具有能有效提高电光转换效率、结构简单、成本低廉的优点。附图说明图1为已知典型薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的结构示意图；图2为薄膜型AlGaInP发光二极管外延材料的结构示意图；图3为本技术制备的薄膜型AlGaInP发光二极管芯片的结构示意图；附图中标记说明：图1中：键合基板100、101：反射金属导电层，102：介质层，103：P面接触电极，105：P型电流扩展层，106：P型限制层，107：P侧空间层，108：多量子阱发光区，109：N侧空间层，110：N型限制层，111：N型粗化层，112：N型欧姆接触层，113：N电极，114：P电极；图2中：200：砷化镓衬底，205：P型电流扩展层，206：P型限制层，207：P侧空间层，208：多量子阱发光区，209：N侧空间层，210：N型限制层，211：N型粗化层，212：N型欧姆接触层，288：砷化镓缓冲层，299：腐蚀阻挡层；图3中：300：键合基板，301：基板侧金属键合层，302：外延材料侧金属键合层，303：扩散阻挡金属层，304：P面反射欧姆接触层，305：P型电流扩展层，306：P型限制层，307：P侧空间层，308：多量子阱发光区，309：N侧空间层，310：N型限制层，311：N型粗化层，312：N型欧姆接触层，313：N电极，314：P电极，a:N电极宽度，b:P面反射欧姆接触层区块间距。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细说明。图3所示，一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，包括：具有正反面的键合基板300；从键合基板300的正面往上依次为：基板侧金属键合层301、外延材料侧金属键合层302、P面扩散阻挡金属层303和P面反射欧姆接触层304，P面反射欧姆接触层304为Ag或者Ni/Ag叠层结构，与P型电流扩展层305形成良好的欧姆接触，同时具备光反射和欧姆接触功能；从P面反射欧姆接触层304上依次为P型电流扩展层305、P型限制层306、P侧空间层307、多量子阱发光区308、N侧空间层309、N型限制层310、N型粗化层311、N型欧姆接触层312和N电极313；键合基板的反面为P电极314。基板侧金属键合层和外延材料侧金属键合层的材料均为Sn、In、Ag、Au其中一种或多种。P面扩散阻挡金属层的材料为Cr、Ti、Pt、Au、Ni、Wu、Cu其中一种或金属合金TiW、FeNiCr、FeCoCr其中一种。键合基板300的材料为Si、Ge、GaAs、GaP、Cu、Mo、C其中一种或多种。P面反射欧姆接触层304使用的Ni/Ag金属为叠层，厚度分别为0.1~1nm/100~300nm。N电极313正下方的N型粗化层311为平面，在非粗化的N型欧姆接触层312的上面利用Au/Ge/Ni叠层结构制备N电极313，N电极313的中心与P面反射欧姆接触层304间隔区的中心对应，且N电极313的宽度a小于相应P面反射欧姆接触层304的间距b，并满足a=x*b，x=0.7~0.9（a、b的单位为μm），通过P面反射欧姆接触层的区块化，通过优化区块的间隔距离和N电极的宽度，可以抑制N电极对应区域电流注入集中问题，有效减少N面电极遮挡效应。N电极313的宽度a根据芯片大小可以做优化调整，通常控制在1~20μm之间。P面反射欧姆接触层304具有良好的光反射能力，且与P型电流扩展层305之间是欧姆接触，P面扩散阻挡金属层30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，包括：具有正反面的键合基板；其特征在于：从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为P型电流扩展层、P型限制层、P侧空间层、多量子阱发光区、N侧空间层、N型限制层、N型粗化层、N型欧姆接触层，N电极；键合基板的反面为P电极；P面反射欧姆接触层为Ag或者Ni/Ag叠层金属结构，与P型电流扩展层形成良好的欧姆接触，同时具备光反射和欧姆接触功能。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，包括：具有正反面的键合基板；其特征在于：从键合基板正面往上依次为：基板侧金属键合层、外延侧金属键合层、P面扩散阻挡金属层、P面反射欧姆接触层；从P面反射欧姆接触层往上依次为P型电流扩展层、P型限制层、P侧空间层、多量子阱发光区、N侧空间层、N型限制层、N型粗化层、N型欧姆接触层，N电极；键合基板的反面为P电极；P面反射欧姆接触层为Ag或者Ni/Ag叠层金属结构，与P型电流扩展层形成良好的欧姆接触，同时具备光反射和欧姆接触功能。2.根据权利要求1所述的薄膜型AlGaInP发光二极管芯片，其特征在于：在非粗化的N型欧姆接触层的上面制备N电极，N电极为Au/Ge/Ni叠层结构；每个N电极正对位置为P面反射欧姆接触层的间隔区，且N电极的中心与P面反射欧姆接触层的中心相对应，N电极的宽度a小于P面反射欧姆接触层的间距b，并满足a=x*b，x=0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李树强，陈芳，郭醒，吴小明，王光绪，刘军林，江风益，
申请(专利权)人：南昌大学，南昌黄绿照明有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36