一种高亮度ITO薄膜LED芯片的制作方法

文档序号:15612956发布日期:2018-10-09 20:48阅读:395来源:国知局

本实用新型属于半导体发光二极管技术领域,具体涉及一种高亮度ITO薄膜LED芯片。



背景技术:

LED具有光效高、能耗低、寿命长、安全环保等优势,是一种具有广阔应用前景的照明方式,受到越来越多国家的重视。目前LED已广泛应用于高效固态照明领域中,如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。

如图1所示,常规具有ITO薄膜结构的AlGaInP发光二极管包含GaAs衬底100、缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、MQW多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105、ITO薄膜层106,金属电极层107直接设置在ITO薄膜层106上,GaAs衬底100背面设置有背电极层108。由于常规ITO薄膜结构AlGaInP发光二极管的窗口层为ITO薄膜层106,同时ITO薄膜层106也起着欧姆接触层和电流扩展的重要作用,ITO薄膜层虽然有良好的横向电流扩展能力,但是电极下方从ITO层注入了一部分电流到有源区,导致一部分光被电极遮挡无法出射,属于无效的电流注入,降低了LED发光效率。也有在ITO薄膜下方制作电流阻挡层来避免电流的无效注入,但提升效果不明显且工艺复杂。



技术实现要素:

本实用新型为解决上述技术问题,提供一种便于生产、发光效率高的高亮度ITO薄膜LED芯片,提高光取出效率。

为了解决本实用新型的技术问题,本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种高亮度ITO薄膜LED芯片,包括在GaAs衬底1一侧依次从下往上设置第一外延层11、MQW多量子阱有源层12和第二外延层13,所述第一外延层11依次从下往上设置外延生长缓冲层111、n-AIGaInP限制层112;所述第二外延层13依次从下往上设置p-AIGaInP限制层131、p-GaP第一窗口层132和p-GaP第二窗口层133;所述p-GaP第二窗口层133上制作ITO薄膜层14,所述ITO薄膜层14上制作金属电极层15,所述GaAs衬底1另一侧设置n电极层21;所述p-GaP第一窗口层132掺杂浓度高于所述p-GaP第二窗口层133掺杂浓度,利用不同掺杂浓度的p-GaP第一窗口层和p-GaP第二窗口层来实现提高电流注入效率的同时达到增光的效果。

优选地,所述p-GaP第二窗口层133做局部粗化处理,粗化深度为1000nm±50nm,露出所述p-GaP第一窗口层132。所述p-GaP第二窗口层133被粗化的部分露出p-GaP第一窗口层132作为电流注入的主要通道,起到了降低接触电压的作用,同时粗化的表面可以减少光的全反射现象,提高光的取出效率。

优选地,所述p-GaP第一窗口层132掺杂浓度不低于1×1018cm-3

优选地,所述p-GaP第二窗口层133掺杂浓度不高于2×1017cm-3

优选地,所述p-GaP第一窗口层132厚度为3000nm。

优选地,所述p-GaP第二窗口层133厚度为1000nm。

优选地,所述ITO薄膜层14为铟锡氧化物。

与现有技术相比,本实用新型获得的有益效果是:

本实用新型提供的一种高亮度ITO薄膜LED芯片,利用不同掺杂浓度的p-GaP第一窗口层和p-GaP第二窗口层来实现提高电流注入效率的同时达到增光的效果。

本实用新型提供的一种高亮度ITO薄膜LED芯片,p-GaP第二窗口层被粗化的部分露出p-GaP第一窗口层作为电流注入的主要通道,起到了降低接触电压的作用,同时粗化的表面可以减少光的全反射现象,提高光的取出效率。

本实用新型提供的一种高亮度ITO薄膜LED芯片,p-GaP第二窗口层没有被粗化的部分同金属电极层连接,同金属电极之间形成肖特基势垒,起到电流阻挡的作用,提高电流的注入效率。

附图说明

图1为现有的常规ITO薄膜AlGaInP发光二极管结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

附图标记:1、GaAs衬底;11、第一外延层;111、外延生长缓冲层;112、n-AIGaInP限制层;12、MQW多量子阱有源层;13、第二外延层;131、p-AIGaInP限制层;132、p-GaP第一窗口层;133、p-GaP第二窗口层;14、ITO薄膜层;15、金属电极层;21、n电极层。

具体实施方式

下面结合附图,对实施例进行详细说明。

参见附图2,一种高亮度ITO薄膜LED芯片,包括在GaAs衬底1一侧依次从下往上设置第一外延层11、MQW多量子阱有源层12和第二外延层13,所述第一外延层11依次从下往上设置外延生长缓冲层111、n-AIGaInP限制层112;所述第二外延层13依次从下往上设置p-AIGaInP限制层131、p-GaP第一窗口层132和p-GaP第二窗口层133;所述p-GaP第二窗口层133上制作ITO薄膜层14,所述ITO薄膜层14上制作金属电极层15,所述GaAs衬底1另一侧设置n电极层21;所述p-GaP第一窗口层132掺杂浓度高于所述p-GaP第二窗口层133掺杂浓度,利用不同掺杂浓度的p-GaP第一窗口层和p-GaP第二窗口层来实现提高电流注入效率的同时达到增光的效果。

优选地,所述p-GaP第二窗口层133做局部粗化处理,粗化深度为1000nm±50nm,露出所述p-GaP第一窗口层132。所述p-GaP第二窗口层133被粗化的部分露出p-GaP第一窗口层132作为电流注入的主要通道,起到了降低接触电压的作用,同时粗化的表面可以减少光的全反射现象,提高光的取出效率。

进一步地,所述p-GaP第一窗口层132掺杂浓度不低于1×1018cm-3

进一步地,所述p-GaP第二窗口层133掺杂浓度不高于2×1017cm-3

进一步地,所述p-GaP第一窗口层132厚度为3000nm。

进一步地,所述p-GaP第二窗口层133厚度为1000nm。

进一步地,所述ITO薄膜层14为铟锡氧化物。

一种高亮度ITO薄膜LED芯片制作方法,包括以下步骤:

1)制作LED外延片:在GaAs衬底1一侧采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)依次从下往上设置第一外延层11、MQW多量子阱有源层12和第二外延层13,所述第一外延层11依次从下往上设置外延生长缓冲层111、n-AIGaInP限制层112;所述第二外延层13依次从下往上设置p-AIGaInP限制层131、p-GaP第一窗口层132和p-GaP第二窗口层133。

2)对p-GaP第二窗口层133进行局部粗化处理:先利用PECVD在p-GaP第二窗口层133上制作一层介质膜,通过光刻图形后,采用介质膜腐蚀液腐蚀出介质膜图形,利用介质膜图形做掩膜,采用特殊的粗化溶液对局部的p-GaP第二窗口层133进行粗化处理,露出p-GaP第一窗口层132。

3)在露出的p-GaP第一窗口层132和p-GaP第二窗口层133上采用蒸发镀膜方法蒸镀ITO薄膜层14。

4)在ITO薄膜层14制作金属电极层15:采用负胶套刻和蒸镀方式制作图案化的金属电极层15,金属电极层15电极下方的窗口层为未粗化过的p-GaP第二窗口层133。

5)在GaAs衬底1另一侧制作n电极层21,电极材料采用AuGe/Au,厚度为150/200nm。最后在420℃的氮气氛围中进行熔合,以获得n电极层21和GaAs衬底1形成良好的欧姆接触,同时进一步增强了金属电极层15与ITO薄膜层14的附着性。

以上列举的仅是本实用新型的具体实施例之一。显然,本实用新型不限于以上实施例,还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本实用新型所要保护的范围。

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