近红外发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术公开近红外发光二极管，在GaAs或AlGaAs衬底的顶部自下而上依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部有源层、顶部第二型限制层及顶部第二型电流扩展层；在衬底的底部自下而上依次形成第一型隧穿结、第二型隧穿结、底部第二型电流扩展层、底部第二型限制层、底部有源层、底部第一型限制层及底部第一型电流扩展层；所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0×1019以上。本发明专利技术使得近红外发光二极管的发光功率得到较大的提升，且其制造工艺较为简单。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开近红外发光二极管，在GaAs或AlGaAs衬底的顶部自下而上依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部有源层、顶部第二型限制层及顶部第二型电流扩展层；在衬底的底部自下而上依次形成第一型隧穿结、第二型隧穿结、底部第二型电流扩展层、底部第二型限制层、底部有源层、底部第一型限制层及底部第一型电流扩展层；所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0×1019以上。本专利技术使得近红外发光二极管的发光功率得到较大的提升，且其制造工艺较为简单。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
近红外发光二极管由于低功耗、尺寸小和可靠性高而被广泛应用于通信及遥感装置等领域。现有技术中，近红外发光二极管主要采用液相外延法生长，且以AlGaAs异质结为活性层，所述方法生长的红外二极管由于内量子效率较低。即便采用金属有机化合物气相外延法生长的具有量子阱结构的近红外发光二极管，由于采用单个外延结构而显得功率相对不闻。随着对近红外发光二极管功率的需求越来越高，现有技术的近红外发光二极管无法满足功率要求，而采用金属有机化合物气相外延生长具有双面量子阱的外延结构能获得较大的功率，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，从而获得大功率的近红外发光二极管，使得近红外发光二极管的发光功率得到较大的提升。为达成上述目的，本专利技术的解决方案为: 近红外发光二极管，在GaAs或A lGaAs衬底的顶部自下而上依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部 有源层、顶部第二型限制层及顶部第二型电流扩展层；在衬底的底部自下而上依次形成第一型隧穿结、第二型隧穿结、底部第二型电流扩展层、底部第二型限制层、底部有源层、底部第一型限制层及底部第一型电流扩展层；所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0X IO19以上。近红外发光二极管，在GaAs或AlGaAs衬底的顶部自下而上依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部有源层、顶部第二型限制层及顶部第二型电流扩展层； 在衬底的底部自下而上依次形成底部第一型电流扩展层、底部第一型限制层、底部有源层、底部第二型限制层、底部第二型电流扩展层、第二型隧穿结、第一型隧穿结及第一型电流传输层；所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0 X IO19以上。进一步，第一型隧穿结的材料为(AlxGah)a5Ina5PS五族化合物，O≤x≤0.1，且厚度为20-80nm ;第二型隧穿结的材料为AlyGai_yAs三五族化合物，O≤y≤0.2，且厚度为30_90nm。进一步，AlGaAs, GaAs衬底为第一型掺杂，且掺杂浓度为1.0E+18以上。进一步，第二型隧穿结由η层不同Al组分的AlGaAs材料层构成，且3 Sn <6。进一步，第二型隧穿结的η层不同Al组分的AlyGai_yAS材料层由衬底往上生长方向呈Al组分含量递增趋势，且每一层Al组分含量递增值为3% — 6%。进一步，第二型隧穿结的η层不同Al组分的AlyGai_yAs材料层的厚度由衬底往上生长方向呈厚度减薄的趋势，且每一层厚度变为上一层厚度的40% — 60%。进一步，第二型隧穿结的η层不同Al组分的AlyGai_yAs材料层之间间隔一个生长停顿区间，停顿时间为15 < t < 120。进一步，生长停顿区间由衬底往上生长方向呈时间递增趋势，且每一个停顿区的时间为上一个停顿区时间的1.5—2倍。进一步，生长停顿区间Mg的掺杂量由衬底往上生长方向呈递增趋势，且每一个停顿区Mg掺杂量比上一个停顿区Mg掺杂量的增加值为30%-60%。进一步，顶部有源层及底部有源层的量子阱材料为AlGaInAs三五族化合物，且底部有源层禁带宽度比顶部有源层窄O~0.007eV ;构成顶部有源层及底部有源层量子垒的材料为AlGaAs三五族化合物。进一步，构成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部第二型限制层、顶部第二型电流扩展层、底部第一型电流扩展层、底部第一型限制层、底部第二型限制层及底部第二型电流扩展层的材料为AlGaAs或AlGaInP三五族化合物。进一步，在顶部第二型电流扩展层上依次形成第一保护层及第二保护层；其材料为三五族化合物，包括(AlxGa1Ja5Ina5P及AlyGai_yAs ;其中，第一保护层的Al组分为0.5 ^ I, 0.5 ^ y ^ 1，第二保护层的Al组分为O≤X≤0.2，O ^ y ^ 0.2 ;第一保护层的厚度为50~200nm，第二保护层的厚度为I~20 μ m ;顶部第二型电流扩展层的材料为磷化物材料体系，对应地，第一保护层及第二保护层的材料为砷化物材料体系；顶部第二型电流扩展层的材料为砷化物材料体系，对应地，第一保护层及二保护层的材料为磷化物材料体系。近红外发光二极管制造方法，包括以下步骤: 一，在衬底的一侧采用金属有机化合物气相外延生长依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部有源层、顶部第二型限制层、顶部第二型电流扩展层、第一保护层及第二保护层； 二，对衬底的另一侧进行腐蚀减薄、抛光、清洗，抛光后的衬底及第一次外延层的厚度为 160 ~180 μ m ； 三，在衬底的另一侧自下而上依次形成第一型隧穿结、第二型隧穿结、底部第二型电流扩展层、底部第二型限制层、底部有源层、底部第一型限制层及底部第一型电流扩展层；或者在衬底的另一侧自下而上依次形成底部第一型电流扩展层、底部第一型限制层、底部有源层、底部第二型限制层、底部第二型电流扩展层、第二型隧穿结、第一型隧穿结及第一型电流传输层； 四，采用湿法腐蚀去除第一保护层及第二保护层； 五，在底部外延结构上表面经过蒸镀工艺形成金属反射镜及第一电极； 六，在顶部外延结构上表面经过光刻、蚀刻、蒸镀等电极工艺后形成第二电极。进一步，第二型隧穿结由η层不同Al组分的AlGaAs材料层构成，且3 < η < 6 ;生长每层不同Al组分AlGaAs材料层的生长温度相比量子阱的生长温度降低20-40摄氏度，且每层不同Al组分AlGaAs材料层的生长温度都相同；第二型隧穿结的η层不同Al组分的AlyGai_yAs材料层之间间隔一个生长停顿区间，停顿时间为15 < t < 120 ;每个生长停顿区间的区间温度为变温，变温趋势为先增加在区间中间的温度最大值后降低，且各个生长停顿区间的区间温度最大值相同，温度最大值较量子阱的生长温度升高15-30摄氏度。采用上述方案后，本专利技术在在衬底顶部及底部形成红外发光二极管外延结构，且在衬底的底部形成由第一型隧穿结及第二型隧穿结组成的隧穿结，所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0X IO19以上。因此，本专利技术近红外发光二极管的发光功率得到较大的提升，且其制造工艺较为简单。【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术第一实施例近红外发光二极管第一次外延结构示意图； 图2是本专利技术第一实施例近红外发光二极管第二次外延结构示意图； 图3是本专利技术第一实施例近红外发光二极管的隧穿结外延结构示意图； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
近红外发光二极管，其特征在于：在GaAs或AlGaAs衬底的顶部自下而上依次形成顶部第一型电流扩展层、顶部第一型限制层、顶部有源层、顶部第二型限制层及顶部第二型电流扩展层；在衬底的底部自下而上依次形成第一型隧穿结、第二型隧穿结、底部第二型电流扩展层、底部第二型限制层、底部有源层、底部第一型限制层及底部第一型电流扩展层；所述第二型隧穿结采用多层膜的外延结构，第二型隧穿结的掺杂源为Mg，且掺杂浓度为2.0×1019以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林志伟，陈凯轩，蔡建九，张永，林志园，尧刚，姜伟，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：