专利名称：超高亮度发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发光二极管，更具体地是一种AlGaInP四元系高亮度发光
二极管。
背景技术：
近几年，AlGaInP四元系高亮度发光二极(light emitting diode,简称LED)得到了广泛的应用，在各种显示系统、照明系统、汽车尾灯等领域起着越来越重要的作用。以(AlXGall-X)a5InP材料作为有源区的LED具有较高的内量子效率。对于传统设计的LED来说，有很多因素限制它的外量子效率内部的全反射、金属电极的阻挡、GaAs等半导体材料对光的吸收。这些LED生长在吸光衬底上，而最终有很大一部分光被衬底吸收。所以对于这种传统的LED结构而言，即使内部的光电转化效率很高，它的外量子效率也不会很高。当前有很多种方法来提高LED出光的提取效率，如加厚窗口层、表面粗化、透明衬底、倒金字·塔结构等。请参考附图LAlInGaP四元系LED结构中，GaP外延层120为光逃脱窗口层，同时也作为电流扩散传导的电流扩散层，在金属镜面键合结构配合吸光式基板中，若η侧面为出光面，理论上GaP外延层120厚度越厚对光逃脱及电流传导帮助越大。但在实务上，光借由镜面反射的传导路径却是越短越好，避免光在传导过程中散射损失；GaP外延层作为欧姆接触层，当其厚度较薄的情况下又会面临电性问题。
发明内容本实用新型提供了一种超高亮度发光二极管，解决了上述Al InGaP四元系LED结构中亮度与电性难以同时兼顾的问题。本实用新型解决前述问题的技术方案为一种超高亮度发光二极管，包括导电基板，其具有两个主表面；反射层，形成于所述导电基板的第一主表面上；p_GaP窗口层，形成于所述反射层之上，其厚度小于或等2um ；p型限制层，形成于所述P-GaP窗口层之上；发光层，形成于所述P型限制层之上；n型限制层，形成于所述发光层之上；n电极，形成于所述η型限制层之上；ρ电极，形成于所述导电基板的第二主表面上。优选地，所述基板为导电基板；所述发光二极管包括η电极和P电极，其中η电极形成于所述η型限制层之上，P电极形成于所述导电基板的背面；所述P型GaP窗口层为C元素掺杂，其掺杂浓度大于I X 1018cm_3。本实新型公开的超高亮度发光二极，使用金属镜面键合结构搭配吸光式基板，以η侧面为出光面，GaP窗口层很薄(小于2um)，减少光散射损失。采用本实用新型获得的发光二极管，光型较为集中，特别适合指向性光源应用。进一步地在GaP窗口层中加入高浓度的C掺杂，达到阻绝金属扩散效果，可解决高温熔合后漏电问题。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图I为传统AlInGaP四兀系发光二极管的结构不意图,其窗口层的厚度大于5um。图2为本发明所述的AlInGaP四元系发光二极管的结构示意图，其窗口层的厚度小于2um。图中各标号表不100,200 :基板;110，210 P 型反射镜;120，220 :P_GaN 窗口层；130,230 p 型限制层;140，240 :发光层；150，250 :n 型限制层；160，260 n 电极;170，270 p 电极。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。如图2所示，四元系发光二极管结构，包括基板200，P型反射镜210，p-GaP窗口层220，P型限制层230，发光层240，η型限制层250，η电极260和ρ电极。基板200为吸光式导电基板，一般为高导电与高导热材料，可采用GaAs、Si片等。P型反射镜210位于基板200上，其可为金属反射层或DBR，如选用金属反射层，材料可为金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)或镍(Ni)。在基板200与反射镜210之间通常设置有金属接合层，材料可例如为铅锡合金(PbSn)、金锗合金(AuGe)、金铍合金(AuBe)、金锡合金(AuSn)JiJB (In)或钯铟合金(PdIn)等。ρ-GaP窗口层220位于ρ型反射镜210上。p_GaP窗口层220的厚度很薄，一般为2um以下，较佳的为lum，当厚度减薄以后，可以有效减少光散射损失，其发光器件的光型较为集中。在本发明的一个优选实施例中，P-GaP窗口层220采用C元素掺杂，达到阻绝金属扩散效果，从而解决漏电问题。进一步地，为了保证欧姆接触，C元素掺杂的掺杂浓度大于I X IO18CnT3。P型限制层230位于ρ-GaP窗口层220上方，材料可为P型AlxGa1-Jn P。发光层240位于ρ型限制层上，可为多重量子阱结构(MultipleQuantum Well ;MQW)。N型限制层250位于发光层240上方，材料可为AlxGa^In P。在η型限制层250可设置一 η型接触层，材料可AlxGahIn P例如为N型砷化镓(GaAs)、N型磷化镓砷(GaAsP)、或N型磷化铝镓铟(AlGaInP)。N电极260位于η型限制层之上，ρ电极270位于导电基板200的背面。前述高亮度发光二极管可以通过下面方法制备获得。制作发光二极管元件时，先提供生长衬底，接着可利用例如外延生长方式直接于生长衬底的表面上生长N型限制层250。在本发明的一实施例中，可选择性地于生长衬底的表面上先形成N型接触层，再于N型接触层104上外延生长η型限制层，以提升元件的电性品质。在本发明的另一实施例中，更可选择性地先于生长衬底的表面上沉积蚀刻终止层，再于蚀刻终止层上依序外延生长η型接触层104与η型限制层，以利后续生长衬底的移除工序的进行。接下来，利用外延生长方式于η型限制层250上生长发光层240，其中发光层240可例如为多重量子阱结构(Multiple Quantum Well，MQW)。再利用例如外延生长方式，于发光层240上生长ρ型限制层230。随后，于ρ型限制层230上形成ρ-GaP窗口层220，厚度为lum，具有碳掺杂，其掺杂浓度大于IX 1018cnT3。在本发明的一个优选实施例中，利用有机金属化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；MOCVD)方式形成P-GaP窗口层220。将有机镓源和磷源通入反应室，让其在650 750°C的高温下发生分解，在衬底片表面发生反应生成磷化镓材料，在磷化镓材料生成过程中通过输入含碳元素的物质引入碳杂质。含碳元素的物质可以采用CCl 4 ,CBr 4或含碳元素的金属有机源。外延发光层长完毕后，在掺C的P-GaP窗口层220的表面上制作反射镜210。接下来，可利用接合层，将发光外延结构贴合至导电基板200上。进行导电基板200的粘结步骤时，可先将接合层涂布在发光外延结构的反射镜210上，再将导电基板200粘结在接合层上。在另一实施例中，进行导电基板200的粘结步骤时，也可先将接合层122涂布在导电基板的一表面上，再将接合层涂布在发光外延结构的反射镜210上,而完成导电基板I与发光外延结构的接合。接着，利用例如化学蚀刻法或研磨法移除生长衬底，暴露出η型限制层250。最后,分别在导电基板200的背面和η型限制层250制作ρ、η电极。·
权利要求1.超高亮度发光二极管，包括 基板，其具有正、反两主表面； 反射层，位于所述基板的正表面之上； P型GaP窗口层，位于所述反射层之上，其厚度小于或等于2um，用于扩展电流的同时避免光在传导过程中的散射损失； 发光外延层，位于所述P型GaP窗口层之上，其至下而上为p型限制层、发光层、n型限制层。
2.根据权利要求I所述的超高亮度发光二极管，其特征在于所述基板为导电基板。
3.根据权利要求2所述的超高亮度发光二极管，其特征在于，还包括n电极，形成于所述n型限制层之上；p电极，形成于所述导电基板的背面。
4.根据权利要求I所述的超高亮度发光二极管，其特征在于所述P型GaP窗口层为C元素掺杂。
5.根据权利要求4所述的超高亮度发光二极管，其特征在于所述C元素掺杂的p型GaP窗口层达到阻绝金属扩散效果。
6.根据权利要求4所述的超高亮度发光二极管，其特征在于所述p型GaP窗口层的C兀素掺杂浓度大于I X 1018cm 3o
专利摘要本实用新型提供了一种超高亮度发光二极管，解决了上述AlInGaP四元系LED结构中亮度与电性难以同时兼顾的问题。一种超高亮度发光二极管，包括导电基板，其具有两个主表面；反射层，形成于所述导电基板的第一主表面上；p-GaP窗口层，形成于所述反射层之上，其厚度小于或等2um；p型限制层，形成于所述p-GaP窗口层之上；发光层，形成于所述p型限制层之上；n型限制层，形成于所述发光层之上；n电极，形成于所述n型限制层之上；p电极，形成于所述导电基板的第二主表面上。
文档编号H01L33/10GK202758926SQ20122040104
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者戴菁甫, 张君逸, 界晓菲 申请人:天津三安光电有限公司