一种高亮度反极性AlGaInP发光二极管及其制备方法与流程

本发明涉及光电子，具体涉及一种高亮度反极性algainp发光二极管及其制备方法。

背景技术：

1、作为最受重视的光源技术之一，led一方面具有体积小的特征；另一方面具备低电流、低电压驱动的省电特性；同时它还具有结构牢固、抗冲击和抗震能力强，超长寿命等众多优点。四元aigalnp是一种具有直接宽带隙的半导体材料，己广泛应用于多种光电子器件的制备。由于aigalnp材料的发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的可见光发光二极管受到广泛关注。

2、对于四元algainp反极性发光二极管，一般采用odr反射镜来提高其亮度，odr反射镜的结构为半导体/介质层/金属，其中介质层的折射率影响反射镜的反射率，折射率越低，反射率越高。目前介质层一般采用sio2，其折射率为1.45@630nm，为了进一步提高反射率，mgf2开始用于odr中，其折射率为1.38@630nm，由于mgf2化学性质稳定，无法用湿法腐蚀进行图形制作，一般采用剥离工艺，因此相比sio2工艺，其流程相对复杂，成本高，且mgf2的折射率仅比sio2低0.07，亮度提升有限。因此，亟需一种高亮度反极性algainp发光二极管。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种高亮度反极性algainp发光二极管及其制备方法，该制备方法采用电子束蒸镀sio2，通过调整外延片与蒸发源的角度来改变sio2的蒸镀形貌。不同蒸镀角度影响sio2膜层中空气的填充密度，角度越大，空气填充密度越小，折射率越大，因此其折射率可以从1.1到1.45调节。由于其作业流程与pecvd制备的sio2相同，因此同时具有mgf2低折射率与常规sio2的流程简单的优点。

2、术语解释：

3、1、algainp：铝镓铟磷；

4、2、odr：全方位反射镜；

5、3、mocvd：金属有机物化学气象沉积；

6、4、mqw：多量子阱。

7、本发明的技术方案为：

8、一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，包括：

9、(1)通过mocvd方法，在n-gaas临时衬底上生长外延片，依次为n-gaas缓冲层、n-galnp阻挡层、n-gaas欧姆接触层、n-algainp粗化层、n-algainp电流扩展层、n-alinp限制层、mqw多量子阱层、p-alinp限制层、p-algainp电流扩展层和p-gap欧姆接触层；

10、(2)在步骤(1)的外延片上采用电子束蒸镀制备sio2；

11、(3)在步骤(2)所得晶圆的表面采用电子束蒸镀制备蒸镀反射镜；

12、(4)将步骤(3)的晶圆与永久衬底进行键合；

13、(5)去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底和n-gainp阻挡层；

14、(6)腐蚀掉电极以外区域的n-gaas欧姆接触层；

15、(7)在步骤(6)保留的n-gaas欧姆接触层上蒸镀n面电极，并通过合金工艺形成欧姆接触；

16、(8)使用icp刻蚀形成切割道，然后粗化发光区；

17、(9)将永久衬底减薄，然后蒸镀欧姆接触金属并合金，形成永久衬底欧姆接触电极；

18、(10)采用激光划片、金刚刀切割方式得到发光二极管。

19、进一步地，所述步骤(2)中，蒸镀制备sio2过程中调整蒸镀托盘的角度，通过光刻、蒸镀、腐蚀、剥离工艺形成p型欧姆接触层。

20、进一步地，所述步骤(2)中，sio2蒸镀时托盘角度范围为30°-70°，此范围内得到的膜层折射率为1.15-1.3之间。

21、进一步地，所述步骤(3)中，所述反射镜为金镜或银镜。

22、进一步地，所述步骤(3)中，所述蒸镀反射镜包括采用电子束蒸镀制备反射镜。

23、进一步地，所述步骤(4)中，所述键合方法为au-au键合或者au-in键合，键合温度为200～350℃，压力为200～500kg，时间为30～50min。

24、进一步地，所述步骤(5)中，采用氨水、双氧水、水的混合溶液去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底，混合溶液中，氨水、双氧水、水的体积比为1:4:5。

25、进一步地，所述步骤(5)中，采用盐酸、水的混合溶液去除所述n-gainp阻挡层，混合溶液中，盐酸：水的体积比为3:2。

26、进一步地，所述步骤(8)中，粗化发光区，包括采用水、醋酸、氢氟酸、硫酸、碘化钾，按照比例配置用于静置外延片。

27、一种高亮度反极性algainp发光二极管，由下自上依次包括：永久衬底欧姆接触电极、永久衬底、反射镜、介质膜和p型欧姆接触层、p-gap欧姆接触层、p-algainp电流扩展层、p-alinp限制层、mqw多量子阱层、n-aiinp限制层、n-algainp电流扩展层、n-algainp粗化层、n-gaas欧姆接触层、n面电极。

28、本发明的有益效果为：

29、与现有技术相比，本发明通过调整外延片与蒸发源的角度来改变sio2的蒸镀形貌，获得了折射率1.15-1.3之间的sio2介质层，由于其作业流程与pecvd制备的sio2相同，因此同时具有mgf2低折射率与常规sio2的流程简单的优点。

技术特征：

1.一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，蒸镀制备sio2过程中调整蒸镀托盘的角度，通过光刻、蒸镀、腐蚀、剥离工艺形成p型欧姆接触层。

3.如权利要求2所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，sio2蒸镀时托盘角度范围为30°-70°，此范围内得到的膜层折射率为1.15-1.3之间。

4.如权利要求1所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述反射镜为金镜或银镜。

5.如权利要求4所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述蒸镀反射镜包括采用电子束蒸镀制备反射镜。

6.如权利要求1所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述键合方法为au-au键合或者au-in键合，键合温度为200～350℃，压力为200～500kg，时间为30～50min。

7.如权利要求1所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，采用氨水、双氧水、水的混合溶液去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底，混合溶液中，氨水、双氧水、水的体积比为1:4:5。

8.如权利要求7所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，采用盐酸、水的混合溶液去除所述n-gainp阻挡层，混合溶液中，盐酸：水的体积比为3:2。

9.如权利要求1所述的一种高亮度反极性algainp发光二极管制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中，粗化发光区，包括采用水、醋酸、氢氟酸、硫酸、碘化钾，按照比例配置，用于静置外延片。

10.一种高亮度反极性algainp发光二极管，其特征在于，由下自上依次包括：永久衬底欧姆接触电极、永久衬底、反射镜、介质膜和p型欧姆接触层、p-gap欧姆接触层、p-algainp电流扩展层、p-alinp限制层、mqw多量子阱层、n-aiinp限制层、n-algainp电流扩展层、n-algainp粗化层、n-gaas欧姆接触层、n面电极。

技术总结
本发明涉及一种高亮度反极性AlGaInP发光二极管及其制备方法，所述制备方法包括：通过MOCVD方法，在n‑GaAs临时衬底上生长外延片，依次为N‑GaAs缓冲层、N‑GalnP阻挡层、N‑GaAs欧姆接触层、N‑AlGaInP粗化层、N‑AlGaInP电流扩展层、N‑AlInP限制层、MQW多量子阱层、P‑AlInP限制层、P‑AlGaInP电流扩展层和P‑GaP欧姆接触层；该制备方法采用电子束蒸镀SiO2，通过调整外延片与蒸发源的角度来改变SiO2的蒸镀形貌。不同蒸镀角度影响SiO2膜层中空气的填充密度，角度越大，空气填充密度越小，折射率越大，因此其折射率可以从1.1到1.45调节。由于其作业流程与PECVD制备的SiO2相同，因此同时具有MgF2低折射率与常规SiO2的流程简单的优点。

技术研发人员：吴向龙,彭璐,谭立龙,闫宝华
受保护的技术使用者：山东浪潮华光光电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16