一种双反射镜结构的发光二极管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子技术领域，特别涉及AlGaInP四元系发光二极管的制造技术领域。
【背景技术】
[0002]四元系AlGaInP是一种具有直接宽带隙的半导体材料，已广泛应用于多种光电子器件的制备。由于材料发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的可见光高亮度发光二极管受到广泛关注。四元系AlGaInP红光高亮度发光二极管已大量用于户外显示、交通灯、汽车灯等许多方面。相对于普通结构的AlGaInP LED芯片，高亮度AlGaInP芯片采用键合工艺实现衬底置换，用到热性能好的硅衬底(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，有利于提高可靠性。为了克服光在芯片与封装材料界面处的全反射而降低取光效率，还在芯片制作一些表面纹理结构。另外，在P-GaP上镀反射层，比普通红光外延层中生长DBR反射镜出光效率更高。反射层由低折射率的介质膜和金属层构成，介质膜通过光刻工艺制作出导电孔，镜面层通过导电孔同P-GaP形成电学接触。传统的反射层结构是单层的，是在外延结构的P面制作出高反射率的反射镜，但由于N面电流扩展效果较差的缘故，N面需要设置较大的电极进行辅助电流扩展，势必会造成遮光，电极同时会吸收一部分光，造成光取出效率偏低。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提出在在N面和P面均制作反射层的双反射镜结构高亮度发光二极管。
[0004]本发明双反射镜结构的发光二极管包括在背电极上依次设置的永久基板、金属键合层、P面反射层、外延层、N面反射层和主电极；
所述外延层包括P-GaP电流扩展层、缓冲层、P-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、N-AlGaInP限制层、N-AlGaInP电流扩展层、N-AlGaInP粗化层和图形化的N-GaAs欧姆接触层；
在N-GaAs欧姆接触层上电连接有扩展电极层；
其特点是:所述P面反射层包括设置在外延层的P-GaP电流扩展层一侧的具有若干通孔的3102导电孔层，在所述通孔内及S12导电孔层与金属键合层之间蒸镀有镜面层；
所述N面反射层包括设置在外延层的N-AlGaInP粗化层上的S12介质膜，在S1 2介质膜上方设置有镜面层，镜面层与扩展电极形成电连接；
所述主电极由阻挡层和焊线层组成，阻挡层设置在镜面层上方，焊线层设置在阻挡层上方。
[0005]由于以上结构，所以本发明发光二极管可以保证从有源区发出的光就不会N面电极吸收，通过N面反射层的反射重新回到半导体中，经过多次反射、折射从发光区逸出，同时在主电极下方由于介质膜的制作，形成了肖特基结，从而减小了电流的无效注入，有效的提升了发光二极管的光取出效率。
[0006]另外，本发明所述P面反射层中的镜面层材料可以为AiuAg或Al中的至少任意一种，厚度为100?300nm。该材料可保证反射镜有高的反射率，该厚度保证表面的平整度，过厚影响平整度，进而影响反射率。
[0007]所述N面反射层中的镜面层为Au、Ag或Al中的至少任意一种，厚度为100?300nm ;该材料可保证反射镜有高的反射率，该厚度保证表面的平整度，过厚影响平整度，进而影响反射率。
[0008]N面电极反射层中的阻挡层为T1、Pt中的至少任意一种，厚度为50?lOOnm。该材料在高温时有很好的稳定性，阻挡上下层材质互扩散，该厚度可保证电极的可靠性，过厚影响电极焊线。
[0009]所述图形化的N-GaAs欧姆接触层的厚度为40?80nm，掺杂元素为Si，掺杂浓度为SXlO18cnT3以上。该掺杂保证N-GaAs同电极形成良好的电学接触，该厚度不会造成N-GaAs的吸光。
[0010]所述P-GaP电流扩展层的厚度为2?5 μ nm,掺杂元素为Mg,掺杂浓度为7X1018cm_3以上。该掺杂保证P-GaP同镜面层形成良好的电学接触，该厚度保证电流良好的横向扩展。
[0011]本发明另一目的是提出以上结构二极管的制造方法。
[0012]本发明方法包括以下步骤:
1)在一临时基板上依次外延生长过渡层、截止层、N-GaAs欧姆接触层、N-AlGaInP粗化层、N-AlGaInP电流扩展层、N-AlGaInP限制层、MQW多量子阱有源层、P-AlGaInP限制层、缓冲层、P-GaP电流扩展层，形成外延片；
2)在外延片的P-GaP电流扩展层111上依次制作P面反射层和键合层；
3)在永久基板上制作另一键合层；
4)将外延片上的键合层和永久基板上的键合层相对，并键合在一起；
5)去除临时基板、过渡层和截止层，露出N-GaAs欧姆接触层；
6)制作出图形化的N-GaAs欧姆接触层；
7)在图形化的N-GaAs欧姆接触层上制作扩展电极；
8)在扩展电极上制作与扩展电极相连接的主电极；
9)在永久基板的背面制作背电极；
其特点是:
在所述步骤2)中，在外延层的P-GaP电流扩展层一侧制出具有若干通孔的S12导电孔层，在S12导电孔层的通孔内及S1 2导电孔层上蒸镀镜面层，然后再在镜面层上制作键合层；
在所述步骤8)中，在N-AlGaInP粗化层上制作S12介质膜，在S1 2介质膜上方制出镜面层，在镜面层上方制出由阻挡层和焊线层组成的主电极。
[0013]本工艺的优点:
1、采用PECVD沉积具有最佳光学厚度的S12薄膜，再利用黄光、蚀刻工艺制作出S12导电孔层，通过电子束蒸镀方式制作出镜面层，制作工艺简单。制作出的全方位反射层具有高的反射率。
[0014]2、采用金属键合的方式进行键合，工艺简单，成品率高。
[0015]3、先制作图形化N-GaAs欧姆接触层，再制作扩展电极，可以保证扩展电极包覆住N-GaAs，保证N-GaAs的完整性，从而保证电性的可靠性。
[0016]4、扩展电极制作后，在主电极下方采用PECVD制作出S12介质膜，再通过负胶剥离方式制作镜面层、阻挡层和主电极，主电极完全覆盖N面反射层，保证反射层的完整性。
[0017]5、本发明工艺简单、合理，制作成本低，正品率高，产品稳定性好。
【附图说明】
[0018]图1为制作过程中的外延片的结构示意图。
[0019]图2为制作过程中的永久基板的结构示意图。
[0020]图3为本发明成品的结构示意图。
[0021]图4为图3的俯向示意图。
【具体实施方式】
[0022]一、本发明制造步骤如下:
1、如图1所示，利用MOCVD设备在一临时的GaAs基板101上依次生长过渡层102、N-GaInP截止层103、N_GaAs欧姆接触层104、N_AlGaInP粗化层105、N_AlGaInP电流扩展层106、N-AlGaInP限制层107、MQff多量子阱有源层108、P-AlGaInP限制层109、缓冲层110、P-GaP电流扩展层111。
[0023]其中N-GaAs欧姆接触层104优选厚度60nm，掺入的杂质元素为Si，掺杂浓度在8 X 118CnT3以上，以保证N面有良好的电学接触。
[0024]P-GaP电流扩展层111优选厚度3000nm，掺入的杂质元素为Mg，掺杂浓度在7 X 118CnT3以上，以保证P面有良好的电学接触。
[0025]2、利用511清洗液清洗P-GaP电流扩展层111，在P-GaP电流扩展层111上沉积10nm的S12介质膜，通过旋涂正性光刻胶，经过曝光、显影做出掩膜图形，再利用体积比为10:1的NH4F =H2O混合溶液，在S1^电孔层112上蚀刻出介质孔。
[0026]3、采用电子束蒸镀方式，在5102导电孔层112的介质孔内和3102导电孔层112上先后制作厚度为200nm的AuZn和300nm的Al层，该AuZn/Al共同形成了镜面层113。由3102导电孔层112同AuZn/Al镜面层113共同构成了 P面反射层。
[0027]再经过460°C退火20min，使S1^电孔层112的介质孔中AuZn同P-GaP电流扩展层111形成良好的电学接触。
[0028]4、在镜面层113上采用电子束蒸镀方式制作厚度为2000nm的Au作为金属键合层114。
[0029]5、如图2所示，在永久Si基板201上采用电子束蒸镀方式制作厚度为2000nm的Au作为金属键合层202。
[0030]6、