发光二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体照明领域，具体的说是具有调整电流分布结构的发光二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近几年，发光二极管(light emitting d1de,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。
[0003]图1显示了现有的一种AlGalnP系发光二极管结构，其采用键合技术将吸光的砷化镓基板转换成具有镜面系统的硅基板以达到增加亮度的方法。但由于η型欧姆接触层与Ρ型欧姆接触层有重叠区域，导致电极下方因为电流均匀散布于整层外延结构，Ρ-电极下的发光层所发出的光被Ρ-电极吸收导致亮度下降。所以提出如图2结构，利用η型欧姆接触层与Ρ型欧姆接触层做非重叠设计，确保电流部份分布无法于Ρ-电极之下，进而提升亮度。但是其提升亮度效果会因为外延的厚度跟浓度关系造成亮度提升幅度无明显显现。
【发明内容】
[0004]为提升AlGalnP系LED的发光亮度，本发明提出了一种新外延结构并设计了一种新芯片结构以达到提升亮度效果。
[0005]前述发光二极管的外延结构，包括:衬底，形成于该衬底之上的外延叠层，至下而上依次包含:n型欧姆接触层、第一 η型转换层、η型蚀刻停止层、第二 η型转换层、η型限制层、有源层、Ρ型限制层、Ρ型转换层和Ρ型窗口层。具体的，第一 η转换层选用η型AlGalnP材料层，掺杂浓度至少为7E17以上，较佳值为1E18，掺杂材料可以为S1、Te，厚度至少为1微米以上，较佳值为3微米；n型蚀刻停止层的掺杂浓度至少为1E18以上，较佳值为5E18，掺杂材料可以为S1、Te,厚度至少为0.05微米以上，较佳值为0.1微米；第二 η型转换层选用η型AlGalnP材料层，掺杂浓度至少为7Ε17以上，较佳值为1E18，掺杂材料可以为S1、Te，厚度至少为0.03微米以上，较佳值为0.05微米；p型窗口层的掺杂浓度至少为8E17以上，较佳值为1E18，掺杂材料可以为Mg、Zn、C，厚度至少为5微米以上，较佳值为10微米。
[0006]采用上述外延结构设计的LED芯片结构，包括:外延叠层，至下而上依次包含:n型欧姆接触层、第一 η型转换层、η型蚀刻停止层、第二 η型转换层、η型限制层、有源层、ρ型限制层、Ρ型转换层和Ρ型窗口层；ρ电极，位于所述Ρ型窗口层的上表面之上；金属键合层，位于所述η型欧姆接触层的下表面之上，其中对应于所述ρ电极位置的部分向上延伸贯穿所述η型欧姆接触层、第一 η型转换层层，至所述η型蚀刻停止层，形成调整电流分布结构，从而当注入电流时，电流不向所述Ρ电极的正下方的外延叠层流入；导电基板，位于所述金属键合层的下表面之上。
[0007]优选地，所述η型蚀刻停止层的材料为InGaP、GaP、GaAs、A1 InP、AlAs或AlGaAso
[0008]优选地，所述p电极的面积W1与所述调整电流分布结构的面积W2的关系为:l<W2/fflo
[0009]优选地，所述p电极的面积W1与所述调整电流分布结构的面积W2的关系为:W2/
ffl=l.2o
[0010]优选地，所述η型蚀刻停止层、第二 η型AlGalnP层的总厚度T1与所述第一 η型AlGalnP层的厚度T2的关系为:5 ( T2/T1 ( 30。
[0011]优选地，所述η型蚀刻停止层、第二 η型AlGalnP层的总厚度T1与所述第一 η型AlGalnP层的厚度T2的关系为:T2/T1=20。
[0012]优选地，所述ρ型窗口层的厚度为5~10微米，所述6彡Τ2/Τ1 ( 20。
[0013]优选地，所述ρ型窗口层的导电性大于所述第一、第二 η型转换层。
[0014]优选地，前述发光二极管还包括一镜面系统，其位于所述η型欧姆接触层与所述金属键合层之间，向所述调整电流分布结构延伸，覆盖所述调整电流分布结构的上表面。
[0015]优选地，所述镜面系统也延伸贯穿所述η型欧姆接触层从而形成凹槽。
[0016]本发明还公开了一种用于制作前述发光二极管的方法，具体包括下面步骤:1)外延生长形成外延叠层，其至下而上依次包含:η型欧姆接触层、第一 η型转换层、η型蚀刻停止层、第二 η型转换层、η型限制层、有源层、ρ型限制层、ρ型转换层和ρ型窗口层；2)制作Ρ电极，其位于所述Ρ型窗口层的上表面之上；3)制作金属键合层，其位于所述η型欧姆接触层的下表面之上，其中位于所述Ρ电极正下方的部分向上延伸贯穿所述η型欧姆接触层、第一 η型转换层，至所述η型蚀刻停止层，形成调整电流分布结构，从而当注入电流时，电流不向所述Ρ电极的正下方的外延叠层流入；4)提供一导电基板，将所述导电基板与所述形成的金属键合层连结。
[0017]在上述方法中，采用两次基板转移技术，首先在步骤2)完后成先将ρ型窗口层与临时基板黏合，并去除生长衬底；并在完成步骤4)后去除所述临时基板。
[0018]优选地，所述步骤3)具体为:使用黄光化学制成技术，蚀刻去除所述ρ电极正下方的η型欧姆接触层和第一 η型转换层，蚀刻停止在η型蚀刻停止层，形成凹槽；在所述η型欧姆接触层的下表面之上制作所述金属键合层，其填充所述凹槽结构，形成调整电流分布结构。
[0019]优选地，所述步骤3)还包括制作镜面系统，具体为:使用黄光化学制成技术，蚀刻去除所述Ρ电极正下方的η型欧姆接触层和第一 η型转换层，蚀刻停止在η型蚀刻停止层，形成凹槽；在所述η型欧姆接触层的下表面之上制作所述镜面系统，其向所述凹槽延伸，覆盖所述凹槽的侧壁和底部；在所述镜面系统的下表面之上制作所述金属键合层，其填充所述凹槽结构，形成调整电流分布结构。
[0020]优选地，所述方法还包括:根据所述的发光二极管的发光效率优选所述η型蚀刻停止层、第二 η型转换层的总厚度Τ1与所述第一 η型转换层的厚度Τ2之比。
[0021]本发明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。
【附图说明】
[0022]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明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。
[0023]图1为现有一种AlGalnP系发光二极管的侧面剖视图。
[0024]图2为现有的另一种AlGalnP系发光二极管的侧面剖视图。
[0025]图3为根据本发明实施的一种发光二极管外延结构的侧面剖视图。
[0026]图4为采用图3所示外延结构制作的发光二极管芯片结构的侧面剖视图。
[0027]图5为根据本发明实施的一种发光二极管的亮度提升趋势图。
[0028]图6为根据本发明实施的一种发光二极管的制作方法的流程图。
[0029]图中标号:
110,210:导电基板;120、220:金属键合层；130、230:镜面系统;141、241:n型欧姆接触层;142: η型转换层;143:η型限制层;144:有源层;145:ρ型限制层；146:ρ型AlGalnP层;147:窗口层；148:p型欧姆接触层;151、215:p电极;152、252:n电极；242:第一 η型转换层；243:η型蚀刻停止层；244:第二 η型转换层；245: η型限制层；246:有源层；247:Ρ型限制层；248:ρ型AlGalnP层；249:窗口层；250:p型欧姆接触层；调整电流分布结构:260 ；ffl:p电极的宽度；W2:调整电流分布结构的宽度；T1:n型蚀刻停止层、第二 η型转换层的总厚度；Τ2:第一 η型转换层的厚度。
【具体实施方式】
[0030]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。
[0031]请参看附图3，根据本发明实施的一种发光二极管的外延结构，包括:GaAs生长衬底200，η型欧姆接触层241、第一 η型转换层242、η型蚀刻停止层243、第二 η型转换层244、η型限制层245、有源层246、ρ型限制层247、ρ型AlGalnP层248和ρ型窗口层249。
[0032]具体的，生长衬底200采用GaAs材料，η型欧姆接触层241的材料为GaAs，第一η型转换层242为n-AlGa