红光LED外延结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种红光LED外延结构，其从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，所述第二型半导体层包括第二型窗口层以及位于所述第二型窗口层上的粗化层，所述粗化层的折射率介于所述第二型窗口层的折射率与空气的折射率之间。本实用新型专利技术通过在第二型窗口层上增加折射率介于所述第二型窗口层的折射率与空气的折射率之间的粗化层，可以提高红光LED的光提取效率，进而提高其发光效率，同时还能够减少后续管芯刻蚀工艺以及降低生产成本。能够减少后续管芯刻蚀工艺以及降低生产成本。能够减少后续管芯刻蚀工艺以及降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
红光LED外延结构


[0001]本技术涉及半导体
，特别涉及一种红光LED外延结构。

技术介绍

[0002]发光二极管(LED)具有广泛的波长范围，同时具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量、环保、坚固耐用、高节能以及多变幻的优点，目前已被广泛应用在很多领域。而如何在现有的结构不断成熟的基础上不断的提高LED的发光效率成为了现阶段工作的重点。
[0003]AlGaInP基红光发光二极管目前已商业化，而红光LED的发光效率主要取决于有源层的内量子效率和光提取效率，虽然红光LED的内量子效率已经可以达到80％以上，但是，由于低的光提取效率，许多产生于有源层的光子并没有逸出红光LED，使得外量子效率较低。因此，提高光提取效率是提高红光LED外量子效率的有效途径。而红光LED的外量子效率很大程度上受到光提取效率影响的原因是：第二型窗口层的材料GaP的折射率比较高，GaP的折射率(n
GaP
)和空气(n
air
)的折射率分别为3.1和1，根据折射定律得到临界角约为20.9
°
，该临界角使得有源层发射的光有很大一部分不能直接发射到空气中，而是要经历多次内反射并最终被红光LED自身吸收，不但降低发光效率，也增加了红光LED的散热问题。
[0004]有研究发现，在表面粗糙的LED器件中，光子由于散射而增加了逸出的机会，从而可以提高光提取效率。因此，提高红光LED的方法可以是表面粗化，表面粗化是指将满足全反射定律的光线改变传播方向并使之在另一表面或者反射回原表面时不会被全反射而透过界面，从而起到防反射的功能。表面粗化最早由日亚化学提出，原理是将器件内部和外部的几何形状进行粗化，从而破坏光线在器件内的全反射，提高其出光效率。目前通过表面粗化方法提高光提取效率的主要有光子晶体、ITO、倒装结构以及特殊形状芯片等，而这些具有表面粗化的结构是在外延生长结束后通过后续的管芯刻蚀工艺，例如湿法腐蚀和干法刻蚀GaN表面，来获得粗糙的表面，会增加刻蚀等复杂工艺和生产成本。
[0005]因此，有必要提供一种红光LED外延结构，来提高红光LED的发光效率，同时可以减少后续管芯刻蚀工艺以及降低成本。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种红光LED外延结构，以提高其发光效率、减少后续管芯刻蚀工艺以及降低成本。
[0007]为了实现上述目的以及其他相关目的，本技术提供了一种红光LED外延结构，所述红光LED外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，所述第二型半导体层包括第二型窗口层以及位于所述第二型窗口层上的粗化层，所述粗化层的折射率介于所述第二型窗口层的折射率与空气的折射率之间。
[0008]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述粗化层的表面粗糙度范围为5nm～
10nm。
[0009]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述粗化层中掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1
×
10
20
cm
‑3～5
×
10
20
cm
‑3。
[0010]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述粗化层为外延工艺形成的结构层。
[0011]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述粗化层为GaN层。
[0012]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述粗化层的厚度为500nm～600nm。
[0013]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述第一型半导体层从下至上依次包括分布式布拉格反射镜层、第一型限制层以及第一波导层。
[0014]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述第二型半导体层还包括位于所述有源层上的第二波导层以及位于所述第二波导层与所述第二型窗口层之间的第二型限制层。
[0015]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述第二型窗口层为GaP层。
[0016]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述第一型半导体层为n型半导体层，所述第二型半导体层为p型半导体层。
[0017]可选的，在所述的红光LED外延结构中，所述衬底为GaAs衬底。
[0018]本技术在第二型窗口层上形成有粗化层，而粗化层的折射率介于所述第二型窗口层的折射率与空气的折射率之间，可以增大临界角，进而可以使红光LED外延结构的有源层发射的光更多的传输到空气界面，提高光提取效率，进而提高其发光效率。
[0019]而且本技术的粗化层为表面粗化的结构层，其粗糙的表面结构会增加光散射，增加光逃逸概率，增大出光角度，进而提高发光效率，同时可以减少后续繁杂的管芯刻蚀工艺，节约工艺时间以及降低生产成本。
附图说明
[0020]图1是本技术一实施例的红光LED外延结构的结构示意图；
[0021]图2是本技术一实施例的红光LED外延结构的制备方法的流程图；
[0022]图3是本技术一实施例的红光LED外延结构提高发光效率的原理示意图；
[0023]图1～3中，
[0024]10
‑
衬底，20
‑
红光LED外延结构，201
‑
底部缓冲层，202
‑
分布式布拉格反射镜层，203
‑
第一型限制层，204
‑
第一波导层，205
‑
有源层，206
‑
第二波导层，207
‑
第二型限制层，208
‑
过渡层，209
‑
第二型窗口层，210
‑
粗化层，2101
‑
粗糙的表面结构，30
‑
电极，40
‑
有源层发射的光。
具体实施方式
[0025]以下结合附图和具体实施例对本技术提出的红光LED外延结构作进一步详细说明。根据下面说明书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0026]在对按照本技术的实施方式进行说明之前，事先对下述内容进行说明。首先，在本说明书中，仅标记为“AlGaInP”时，表示Al、Ga、In的总和与P的化学组成比为1：1，Al、Ga与In的比率不固定的任意的化合物。仅标记为“AlInP”时，表示Al、In的总和与P的化学组成
比为1：1，Al与In的比率不固定的任意的化合物。另外，仅标记为“AlGaAs”时，表示Al、Ga的总和与As的化学组成比为1：1，Al与Ga的比率不固定的任意的化合物。
[0027]参阅图1，所述红光LED外延结构20从下至上依次包括：位于衬底10上的底部缓冲层201、第一型半导体层、有源层205以及第二型半导体层，所述第二型半导体层包括第二型窗口层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红光LED外延结构，其特征在于，所述红光LED外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，所述第二型半导体层包括第二型窗口层以及位于所述第二型窗口层上的粗化层，所述粗化层的折射率介于所述第二型窗口层的折射率与空气的折射率之间。2.如权利要求1所述的红光LED外延结构，其特征在于，所述粗化层的表面的粗糙度范围为5nm～10nm。3.如权利要求1所述的红光LED外延结构，其特征在于，所述粗化层为外延工艺形成的结构层。4.如权利要求1所述的红光LED外延结构，其特征在于，所述粗化层为GaN层。5.如权利要求1所述的红光LED外延结构，其特征在于，所述粗化层的厚度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛龙，李森林，毕京锋，谢岚驰，王亚宏，廖寅生，赖玉财，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：