发光二极管制造技术

发光二极管，涉及发光二极管的外延结构技术领域。在Ｎ－ＧａＡｓ衬底上外延结构由下至上依次为ｎ－ＧａＡｓ缓冲层、隧穿结、ｐ－ＧａＡｓ缓冲层、布拉格反射层、ｐ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ下限制层、Ｕｎｄｏｐｅｄ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ有源区、ｎ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ上限制层、电流扩展层、表面粗化层和ＧａＡｓ欧姆接触层。本实用新型专利技术可增加有效出光面积，极大地提高亮度。利用隧穿结将ｎ－ＧａＡｓ衬底与其他有效外延层连接起来。对比目前比较成熟的倒装粗化ＬＥＤ，除去了衬底剥离、ｂｏｎｄｉｎｇ等复杂的芯片工艺步骤，简化芯片流程，提高生产效率，降低生产成本，提高成品率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发光二极管
，特别是其外延结构

技术介绍
自从AlGalnP红色、黄色发光二极管在20实际90年代的早期出现，和稍后的GaN 蓝色、绿色和白色发光二极管的研发，这些发光二极管已在很多高效固态照明领域上有广 泛的用途，例如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观及日常照明等。 AlGalnP发光二极管结构已日趋成熟，但是由于许多原因，AlGalnP发光二极管的 外量子效率偏低。其中一个重要原因就是许多有源区发射出来的光，在经过外延层时，由于 折射率差，发生全反射。使得许多有源区发出的光最终无法从外延层中射出。所以，如何提 高AlGalnP发光二极管的外量子效率，将这部分发生全反射的光提取出来，以提高其亮度， 成为目前研究的重点。
技术实现思路
本技术目的是提供一种亮度高的新型发光二极管。 本技术技术方案是在N-GaAs衬底上外延结构由下至上依次为n-GaAs缓 冲层、隧穿结、p-GaAs缓冲层、布拉格反射层、p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制层(其中x为 0. 6 1， y为0. 4 0. 6) 、Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP有源区(其中x为0 0. 5， y为 0. 4 0. 6) 、n- (AlxGal-x) ylnl-yP上限制层(其中x为0. 6 1， y为0. 4 0. 6)、电流扩展层、表面粗化层和GaAs欧姆接触层。 本技术在常规LED结构上添加一层粗化层，粗化层可以增加LED器件的有效 出光面积，并且可以使原先发生全反射而无法射出的光，在下次以不同角度射向界面，将这 些光从外延层中重新提取出来，极大的提高了 AlGalnP发光二极管的外量子效率，以提高 亮度。本技术还利用隧穿结将n-GaAs衬底与其他有效外延层连接起来。对比目前比 较成熟的倒装粗化LED(参见文献IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 20， NO. 20， OCTOBER 15,2008)，除去了衬底剥离、bonding等复杂的芯片工艺步骤，从而简化芯片流程， 大大提高了生产效率，降低生产成本，提高成品率。 本技术所述隧穿结可以为n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/ p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/p-AlInP、 n-GalnP/p-GalnP、 n-AlGalnP/p-AlGalnP 中的任一种。 本技术所述布拉格反射层可以为p-AlAs/p-AlxGal-xAs、 p-AlInP/ p- (AlxGal-x) ylnl-yP、 AlAs/GaAs中的任一种。 上述电流扩展层为n- (AlxGal-x) ylnl-yP。且，n_ (AlxGal-x) ylnl-yP中，x为0 1， y为0. 45 0. 55。 本技术所述表面粗化层可以为n-AlInP、 n_ (AlxGal-x) yInl-yP、 n_GaP中的任一种。3 上述n-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x为0 1， y为0. 45 0. 55。附图说明图1为本技术的一种结构示意图。具体实施方式如图l所示，本技术在N-GaAs衬底11上外延结构由下至上依次为n-GaAs 缓冲层1、隧穿结2、 p-GaAs缓冲层3、布拉格反射层4、 p-(AlxGal-x) ylnl-yP下限制层5、 Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP有源区6、 n_(AlxGal-x) ylnl-yP上限制层7、电流扩展层8、 表面粗化层9和GaAs欧姆接触层10。 具体生长方法步骤如下 1、在300°C 50(TC的温度下，对n-GaAs衬底11进行表面处理，去除水气。 2 、生长n-GaAs缓冲层1 。 3、生长隧穿结2。隧穿结非常重要，用来连接n-GaAs缓冲层1与p-GaAs缓冲层 3，保证正向电流在n-p结中依旧导通，是本技术的关键点之一。 隧穿结2可以为n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/p-AlInP、 n-GalnP/p-GalnP、 n-AlGalnP/p-AlGalnP中的任一 种。 4、生长p-GaAs缓冲层3。 5、生长布拉格反射层4，用来反射有源区射出的光，以免被GaAs彻底吸收。 布拉格反射层4可以为p-AlAs/p-AlxGal-xAs(x取值为0 0. 7)或p-AlInP/ p- (AlxGal-x) ylnl-yP (x取值为0. 3 0. 7， y取值为0. 4 0. 6)。 6、生长p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制层5。目的在于限制载流子，增加复合几率。 7、生长Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值为0 0. 5，y取值为0. 4 0. 6)有源区6。 8、生长n-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值为0. 6 1， y取值为0. 4 0. 6)上限制层7。作用与下限制层5相同，在于限制载流子，增加复合几率。 9、生长电流扩展层8。更好的扩展电流，使电流分布均匀，提高发光二极管各项参 数的均匀性。 电流扩展层为n-(AlxGal-x)ylnl-yP，其中Al组分x = 0 1， y取值为0. 45 0.55。电流扩展层的掺杂浓度为1X1018 1乂102°，外延厚度为5000 A 50000 A。 10、生长表面粗化层9。表面粗化层的生长是本技术的关键点之二。粗化层通过粗化后明显提高了发光二极管的外量子效率，光强大幅度提高。 表面粗化层9可以为n-(AlxGal-x)ylnl-yP、n-GaP中的任一种。 上述n-(AlxGal-x)ylnl-yP的Al组分x = 0 1， y取值为0. 45 0. 55。 表面粗化层9的掺杂浓度为1 X 1018 1 X 102°，外延厚度为5000 A 50000 A。 11、生长欧姆接触层10。 本技术均采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术进行外延生长。权利要求发光二极管，其特征在于在N-GaAs衬底上外延结构由下至上依次为n-GaAs缓冲层、隧穿结、p-GaAs缓冲层、布拉格反射层、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制层、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源区、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制层、电流扩展层、表面粗化层和GaAs欧姆接触层；所述p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制层中，x为0.6～1，y为0.4～0.6；所述Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源区中，x为0～0.5，y为0.4～0.6；所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制层中，x为0.6～1，y为0.4～0.6。2. 根据权利要求1所述发光二极管，其特征在于所述隧穿结为n-GaAs/p-GaAs、 n-AlGaAs/p-AlGaAs、 n-GaAs/p-AlGaAs、 n-AlGaAs/p-GaAs、 n-AlInP/本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光二极管，其特征在于在Ｎ－ＧａＡｓ衬底上外延结构由下至上依次为ｎ－ＧａＡｓ缓冲层、隧穿结、ｐ－ＧａＡｓ缓冲层、布拉格反射层、ｐ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ下限制层、Ｕｎｄｏｐｅｄ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ有源区、ｎ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ上限制层、电流扩展层、表面粗化层和ＧａＡｓ欧姆接触层；所述ｐ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ下限制层中，ｘ为０．６～１，ｙ为０．４～０．６；所述Ｕｎｄｏｐｅｄ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ有源区中，ｘ为０～０．５，ｙ为０．４～０．６；所述ｎ－（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ上限制层中，ｘ为０．６～１，ｙ为０．４～０．６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张银桥，蔡建九，张双翔，王向武，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]