一种近红外发光二极管及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子技术领域，特别涉及AlGaAs三元系近红外发光二极管的制造技术领域。
【背景技术】
[0002]红外发光二极管由于其特定的波段，以及低功耗，高可靠性被广泛的应用于遥控，医疗器具，空间通信，红外照明等领域。
[0003]传统的高亮度AlGaAs近红外发光二极管主要采用金属键合工艺实现衬底置换，用到导热性能较好的硅衬底(硅的热导率约为1.5W/K.cm)代替砷化镓衬底(砷化镓的热导率约为0.8W/K.cm)，芯片具有更低热阻值，散热性能更好，但由于硅衬底不透光仍存在遮光的问题，仍需要制作反射镜，一般会在P-AlGaAs上制作ODR反射镜，反射镜主要由低折射率的介质膜和高反射率的金属层构成，虽ODR反射镜的反射率在垂直入射方向上能够达到90%以上，但是对于斜入射的光反射率较低。由于介质膜是不导电的，需要在介质膜上制作导电孔，导致工艺复杂。
【发明内容】
[0004]针对以上传统的高亮度AlGaAs近红外发光二极管存在的问题，本案提出了一种近红外发光二极管。
[0005]本发明技术方案是:在透明的衬底的一面依次设置透明导电层、P-AlGaAs电流扩展层、P-AlGaAs限制层、MQff多量子阱有源层、N-AlGaAs限制层、N-AlGaAs电流扩展层和N-AlGaAs粗化层，N-AlGaAs粗化层上设置有图形化的N-GaAs欧姆接触层，在图形化的N-GaAs欧姆接触层上设置第一电极；第二电极位于第一电极同侧，第二电极通过透明导电层和P-AlGaAs电流扩展层相连接。
[0006]本发明衬底为一透明材料，可对近红外波段实现高透过率，从而避免衬底遮光的问题，可以进一步提升出光效率。由于没有衬底遮光，就不需要制作ODR反射镜，简化了工艺过程。同时由于引入透明导电层可以实现P面和N面电极的平行结构，透明导电层同时是增透膜，提升了光取出效率。
[0007]本发明所述的P-AlGaAs电流扩展层掺杂浓度为5X 118CnT3?8X 10 18cnT3，可保证P-AlGaAs电流扩展层同铟锡氧化物形成良好的电学接触，厚度为2?5 μ m，可保证P-AlGaAs具有良好的横向电流扩展能力。
[0008]本发明所述的N-AlGaAs粗化层材料为AlxGa^xAs, 0.6彡x彡0.2，一定的Al组分可保证粗化形貌的稳定性，厚度为5-10 μ m,保证粗化时不会粗化过头。
[0009]所述的N-GaAs欧姆接触层掺杂元素为硅(Si )，掺杂浓度7 X 118CnT3?2 X 10 19cm_3厚度为30-100nm，在保证同第一电极形成良好的电学接触的前提下，不至于造成吸光问题。
[0010]另，本发明的导电层采用铟锡氧化物，铟锡氧化物具有高的透过率，低的电阻率，合适的折射率，既可以作为电流传输的纽带，又可起到增透膜使用。
[0011]本发明另一目的是提出以上结构二极管的生产方法。
[0012]步骤如下:
1)在一临时衬底上依次外延生长N-GaAs缓冲层、N-GaInP截止层、N-GaAs欧姆接触层、N-AlGaAs粗化层、N-AlGaAs电流扩展层、N-AlGaAs限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaAs限制层、P-AlGaAs电流扩展层，形成完整结构的外延片；
2)在P-AlGaAs电流扩展层上制作透明导电层，经过退火工艺使透明导电层具有透过率和方块电阻；再将透明导电层和透明的永久衬底相对，通过粘合剂，在200?400°C环境温度和200?600kg压力条件下，将外延片和透明的永久衬底粘结在一起；
3)通过物理研磨和化学腐蚀方法去除临时衬底以及N-GaAs缓冲层和N-GaInP截止层，暴露出N-GaAs欧姆接触层；
4)将N-GaAs腐蚀出图形，并将除N-GaAs图形外其他区域进行化学溶液粗化处理；
5)在图形化的N-GaAs区域上制作第一电极,通过退火工艺使第一电极和N-GaAs形成电学连接；
6)通过干法蚀刻制作出隔离道，在透明导电层上制作出第二电极。以使第二电极通过透明导电层和P-AlGaAs电流扩展层连接；
本工艺的优点:
步骤2)采用电子束蒸镀方式制作具有理论增透膜最佳厚度的铟锡氧化物薄膜，不仅起到增透膜的作用，还是制作隔离道干法蚀刻的截止层，可靠性稳定性高。通过旋涂方式将粘合剂涂布于铟锡氧化物和永久衬底上，通过低温低压就可将两者粘合在一起，结合性好，不会像金属键合那样由于高压造成键合层内部缺陷以及外延层的损伤。
[0013]步骤3)采用化学溶液腐蚀方法进行粗化，工艺简单，粗化重复性好，效率较高。
[0014]步骤6 )采用干法蚀刻方法制作蚀刻外延层至透明导电层，制作出隔离道。由于采用了 ICP机台进行干法蚀刻，避免了传统湿法腐蚀侧蚀的问题。透明导电层作为P极同N极连接的桥梁，具有很高的可靠性。
【附图说明】
[0015]图1为制作过程中的外延片的结构示意图。
[0016]图2为本发明成品的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]一、制造步骤:
1、如图1所示，制作N-GaAs外延片:
I)利用MOCVD设备在一临时的N-GaAs衬底101上依次生长N-GaAs缓冲层102、N_GaInP截止层103、N-GaAs欧姆接触层104、N-AlGaAs粗化层105、N-AlGaAs电流扩展层106、N-AlGaAs限制层107、MQff多量子阱有源层108、P-AlGaAs限制层109、P-AlGaAs电流扩展层 110。
[0018]其中N-GaAs欧姆接触层104优选厚度50nm，掺杂浓度在I X 1019cm_3，掺入的杂质元素为硅(Si)，以保证第一电极同N面有良好的电学接触；P_AlGaAs电流扩展层110优选厚度4000nm，掺杂浓度在7 X 1018cm_3，掺入的杂质元素为镁(Mg)，以保证P面有良好欧姆接触和电流扩展能力；N-AlGaAs粗化层中Al组分为0.4，厚度为4000nm，以保证粗化形貌的均匀性。
[0019]2MfP-AlGaAs电流扩展层110置于丙酮溶液中超声清洗lOmin，采用电子束蒸镀方式在P-AlGaAs电流扩展层110上蒸镀厚度为320nm的铟锡氧化物薄膜111。通过RTA在400°C进行快速退火1s使铟锡氧化物薄膜111在850nm波段透过率在95%以上，方块电阻在10欧姆以内。
[0020]2、粘合:
在铟锡氧化物薄膜111和一透明的永久衬底203上分别以2000?6000转/min均旋涂厚度为2?5 μ m的粘合剂204，在200?400°C环境温度和200?600kg压力条件下，将外延片和透明的永久衬底粘结在一起。
[0021]其中，永久衬底203采用蓝宝石、陶瓷、石英中的一种透明材料。粘合剂204则由树脂类、添加剂和胶组成。
[0022]3、利用机械研磨方式先将粘合后半制品的GaAs衬底101去除至剩余约20 μ m厚，再用体积比为1:7 -J的NH4OH =H2O2=