一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片及制备方法技术

本发明专利技术公开了N面出光AlGaInPLED薄膜芯片,所述芯片自下而上依次包括：基板、键合金属层、金属反射电极、介质层、P型欧姆接触层、发光层、N型电流扩展层、N型粗化层、N电极，所述N电极与N型粗化层直接形成欧姆接触。本发明专利技术还公开了LED薄膜芯片的制备方法。本发明专利技术直接在N型粗化层上制备欧姆接触，有效简化了N面出光AlGaInPLED薄膜芯片制备工艺，降低生产成本的同时解决了业界普遍采用n

【技术实现步骤摘要】
一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片及制备方法
本专利技术属于LED芯片
，尤其是涉及一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片及制备方法。
技术介绍
发光二极管作为新一代的绿色照明光源，具有寿命长、亮度高、功耗低等特点，正逐渐取代传统照明光源。四元合金AlGaInP材料与GaAs衬底晶格匹配，制备的LED发光波长可以覆盖红、黄、绿波段。经过多年的发展，AlGaInP材料已经成为制备红光到黄绿色LED最优良的材料。各种半导体电子器件都需要通过金属电极与其他器件相连。在半导体上沉积金属，形成紧密接触，这种接触称为金属-半导体接触。在特定的条件下，有两种金属-半导体接触类型：欧姆接触和肖特基接触。金属与低掺杂半导体形成的接触通常表现为类似pn结二极管的整流特性，称之为肖特基接触，又名整流接触；金属与重掺杂半导体形成的接触，通常表现为低阻的短路特性，不会在接触界面引起附加压降，称为欧姆接触。近年来，人们利用晶片键合及转移衬底的技术制备了N面出光的AlGaInPLED薄膜型芯片，极大地提高了LED芯片的光提取效率，其光效为传统正装结构芯片的3-4倍。目前业界常见的高光效AlGaInPLED薄膜芯片是在N型AlGaInP粗化层前外延生长一层n+-GaAs作为欧姆接触层。但n+-GaAs对可见光有吸收作用，在芯片工艺中，必须将N电极下方区域以外的n+-GaAs材料完全去除，并且确保N电极对应的n+-GaAs完整无缺损，不能出现因为侧向腐蚀导致的电极脱落或粘附性不稳定的现象。现有的AlGaInPLED芯片中由于在粗化层上方的接触层中制备N电极金属，必然增加了光刻步骤，导致生产成本的上升。在去除接触层材料时，也有可能出现因为侧向钻蚀导致的电极脱落问题。
技术实现思路
在为解决在n+-GaAs接触层上制备N电极引起的诸多问题，本专利技术提出一种直接在N型粗化层上制备N电极的方法，同时提出一种直接在N型粗化层上制备N电极的N面出光AlGaInPLED薄膜芯片。本专利技术可消除n+-GaAs接触层引起的光吸收问题，并简化芯片制备工艺降低生产成本。本专利技术提供了一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片，所述芯片自下而上依次包括：基板、键合金属层、金属反射电极、介质层、P型欧姆接触层、发光层、N型电流扩展层、N型粗化层、N电极，所述N电极与N型粗化层直接形成欧姆接触；N型电流扩展层的材料(Alx1Ga1-x1)0.5In0.5P中Al组分介于0.30-0.60之间；N型粗化层的材料(Alx2Ga1-x2)0.5In0.5P中Al组分介于0.25-0.35之间。优选地、所述N型粗化层厚度为50-1500nm，掺杂浓度为0.7-5E18cm-3。优选地、所述N型电流扩展层厚度为1500-5000nm，掺杂浓度为0.5-1E18cm-3。优选地、所述N电极的电极材料依次包括第一Ni层、第一Au层、Ge层、第二Ni层、第二Au层，其第一Ni层为与N型粗化层最先接触。优选地、所述N电极的电极材料厚度分别为：第一Ni层3-10nm，第一Au层50-150nm，Ge层20-50nm，第二Ni层3-10nm，第二Au层500-2000nm。一种制备权利N面出光AlGaInPLED薄膜芯片的方法，所述方法包括以下步骤：S1、在衬底上依次外延生长截止层、N型GaAs接触层、N型粗化层、N型电流扩展层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型欧姆接触层、介质层；S2、制备金属反射电极、键合金属层；S3、键合金属层一侧与基板键合，键合金属层另一侧设置金属反射电极；去除衬底，去除截止层，去除N型GaAs接触层，裸露出N型粗化层；S4、粗化腐蚀N型粗化层；S5、制备N电极，快速热退火；S6、腐蚀芯片切割沟槽；S7、切割芯片，完成芯片制备；所述步骤S4和步骤S5中的N型粗化层与N电极在快速热退火后形成欧姆接触；所述步骤S4、S5、S6顺序可任意排列。优选地、S51、去除衬底后，完全去除晶圆表面截止层与N型GaAs接触层；S52、利用电子束蒸发的方式，在N型粗化层上蒸镀N电极；S53、在S2的基础上进行快速热退火，退火气氛为氮气气氛，退火温度为385℃-485℃，退火时间为25s-10min。优选地、步骤S52中蒸镀N电极之前利用低浓度氢氟酸或其他弱酸清洗粗化层表面。有益效果本专利技术通过对AlGaInPLED芯片N电极制备的优化及创新，直接在N型粗化层上制备欧姆接触，有效简化了N面出光AlGaInPLED薄膜芯片制备工艺，降低生产成本，并同时解决了采用n+-GaAs作为欧姆接触层而产生的吸光问题;本专利技术通过限定N型粗化层厚度为50-1500nm，掺杂浓度进一步保证出光性，电压不会过高，保障其薄膜芯片的性能；本专利技术通过限定N电极的电极材料及其厚度进一步保证电压稳定，不会过高，保障其薄膜芯片的性能。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中常规N面出光的AlGaInPLED芯片的N型欧姆接触的结构示意图；图2为本专利技术具体实施方式中常规N面出光的AlGaInPLED芯片的结构示意图；图3为本专利技术具体实施方式中AlGaInPLED外延的结构示意图；图4为本专利技术具体实施方式中AlGaInPLED芯片的结构示意图；图中：100-常规N型欧姆接触结构；101-第一N电极金属层；102-第一N型电极接触层；103-第一N面粗化层；200-第二基板；201-粘结金属层；202-第二金属反射电极；203-第二介质层；204-第二P面电极接触层；205-第二发光层；206-第二N面粗化层；207-第二N型电极接触层；208-第二N电极金属层；300-衬底；301-截止层；302-N型GaAs接触层；303-N型粗化层；304-N型电流扩展层；305-第一发光层；306-P型接触层；400-第一基板、401-键合金属层、402-第一金属反射电极、403-第一介质层、404-第一P面电极接触层、405-第三发光层、406-N型电流扩展层、407-N型粗化层、408-N电极。具体实施方式为突出本专利技术的实施目的、技术方案和结构优点，下面结合附图对本专利技术实例中的技术方案做详细描述，所描述的实例是本专利技术的一部分实例，而不是全部的实例。基于本专利技术中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实例，都属于本专利技术保护的范围。图3为本专利技术提出的AlGaInPLED外延结构示意图，由图3可见，所述结构从下至上依次包括：衬底300、截止层301、N型GaAs接触层302、N型粗化层303、N型电流扩展层304、第一发光层305、P型接触层306。图4为本专利技术提出的一种N面出光的AlGaInPLED芯片，由图4可见，所述结构从下至上依次包括：第一基板400、键合金属层401、第一金属反射电极402、第一介质层40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片，其特征在于：所述芯片自下而上依次包括：基板、键合金属层、金属反射电极、介质层、P型欧姆接触层、发光层、N型电流扩展层、N型粗化层、N电极，所述N电极与N型粗化层直接形成欧姆接触；/nN型电流扩展层的材料(Al

【技术特征摘要】
1.一种N面出光AlGaInPLED薄膜芯片，其特征在于：所述芯片自下而上依次包括：基板、键合金属层、金属反射电极、介质层、P型欧姆接触层、发光层、N型电流扩展层、N型粗化层、N电极，所述N电极与N型粗化层直接形成欧姆接触；
N型电流扩展层的材料(Alx1Ga1-x1)0.5In0.5P中Al组分介于0.30-0.60之间；
N型粗化层的材料(Alx2Ga1-x2)0.5In0.5P中Al组分介于0.25-0.35之间。


2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述N型粗化层厚度为50-1500nm，掺杂浓度为0.7-5E18cm-3。


3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述N型电流扩展层厚度为1500-5000nm，掺杂浓度为0.5-1E18cm-3。


4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述N电极的电极材料依次包括第一Ni层、第一Au层、Ge层、第二Ni层、第二Au层，其第一Ni层为与N型粗化层最先接触。


5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于：所述N电极的电极材料厚度分别为：第一Ni层3-10nm，第一Au层50-150nm，Ge层20-50nm，第二Ni层3-10nm，第二Au层500-2000nm。


6.一种制备权利要求1-5任...

【专利技术属性】
技术研发人员：王苏杰，林晓珊，宁如光，杨祺，熊欢，陈振宇，吴礼清，潘彬，王向武，张银桥，
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