專利名稱：：一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管的制作方法
技術領域：
：本實用新型屬于半導體器件的
技術領域：
，與改良電流擴展層結構的高效發光二極管有關。
背景技術：
：發光二極管(LED)具有小體積、固體化、長壽命、低功耗的優點，是其它類型的顯示器件難以比擬的。近幾年來LED無論產量、還是產值都躍居半導體光電器件絕對優勢地位，比起其它半導體材料總和還要多。鋁鎵銦磷AlGalnP發光二極管LED在黃綠、橙色、橙紅色、紅色波段性能優越，其在RGB(三基色的光——紅、綠和藍)白色光源、全色顯示、交通信號燈、城市亮化工程等領域具有廣闊的應用前景。在砷化鎵GaAs襯底上外延AlGalnP材料，可獲得顏色覆蓋范圍從紅色、橙色、黃色到黃綠波段的發光二極管。AIGalnP發光二極管的外延材料結構自下而上依次包括n-GaAs(砷化鎵)緩沖層、AlAs(砷化鋁)/Al"一xAs(鋁鎵砷)或AlInP(鋁銦磷)/(AH》yIrvyP(鋁鎵銦磷)布拉格反射層、n-(AlxGaJ,In卜yP(鋁鎵銦磷)下限制層、Undoped(非摻雜)-(AIDJn!—yP有源區、p-(AIDylrvyP上限制層和P型電流擴展層(磷化鎵GaP或鋁鎵砷ALGahAs)，如圖2所示。電流擴展層的材料，一般選取寬帶隙材料GaP或ALGa,iAs。GaP材料的化學穩定性好，具有高電導率和對AlGalnP發光波長全透明的特點，作為透光窗口能獲得高的外量子效率，但GaP材料相對AlGalnP材料有很大的晶格失配，達到-3.6%，這種失配導致在界面形成的網狀位錯密度增加，不利于GaP材料在AlGalnP材料上的生長，界面處晶格質量差，電子遷移率低，不僅影響電流的擴展，而且容易導致器件的可靠性和穩定性問題。AlxGai—xAs材料作為電流擴展層材料，本身與AlGalnP材料晶格匹配，能被P型重摻雜且載流子遷移率較高，但是Al,Ga,iAs材料由于含有鋁組分，電流擴展層中鋁容易與氧、水等反應而變質，影響器件的可靠性。因此，對電流擴展層的材料進行研究、改良，實有必要。
實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型的目的在于提出了一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管，以集GaP和Al^hAs材料的優點于--體，避免材料的氧化，保證電流擴展和器件的可靠性、穩定性。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管，N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/AlxGa,—xAs或AlInP/(Al,Ga卜x),In卜yP布拉格反射層、n-(AlxGa,—x)yIn,—yP下限制層、Undoped-(AlxGa,—x)Jn^P有源區、p-(AlxGa,—x)Jm—yP上限制層、p++AlxGai—xAs和p-GaP組合電流擴展層，p++AlxGai—xAs在下面為第一電流擴展層，P-GaP在上面為第二電流擴展層。所述p++AlxGahAS第一電流擴展層厚度為5500nra，p-GaP第二電流擴展層厚度為0.315um。所述p++AlxGai-xAs第一電流擴展層中摻雜碳C元素，摻雜濃度大于1X1019，p-GaP第二電流擴展層中摻雜鎂Mg或鋅Zn或碳C元素，摻雜濃度為1X10181X102°。所述含碳C元素的物質是四氯化碳CCh、四溴化碳CBn或含碳元素的金屬有機源。采用上述方案后，本實用新型因為將薄層作為第一電流擴展層，p++AlxGai-xAs本身與AlGalnP材料晶格匹配，可以結合得極為密合，然后，將P-03第二電流擴展層生長在？++八11^1-!^3上，因此，受覆蓋在上面的p-GaP第二電流擴展層保護，可有效防止p++AlxGai-xAs材料中鋁組分與氧、水等反應而變質，保證器件的可靠性，而且，此時p-GaP的生長較現有技術直接生長在p-(AlxGah)yIni-yP上限制層上更為容易，可以有良好的介面，從而獲得良好的外延表面質量，大大提高生產的成品率，以及器件的可靠性和穩定性。再則，本實用新型。++八1^^^3第一電流擴展層？型可重摻，如摻雜C(大于1X10M)，p-GaP第二電流擴展層中慘雜Mg或Zn或C元素(1X10181X102°),使整個窗層結構的電流擴展良好，發光二極管的正向電壓大大降低，電流的擴展效率得以增強。又因為C摻雜的擴散系數很小，性質穩定，大大提高了器件的可靠性和穩定性。另外，p++ALGai-xAs材料依Al組分的大小禁帶寬度可調，可進一步提高了AlGalnP發光二極管的出光效率。圖l是本實用新型的結構示意5圖2是現有高效發光二極管的結構示意圖。具體實施例如圖1所示，本實用新型的改良電流擴展層的AlGalnP發光二極管在外延材料結構上與現有AlGalnP發光二極管類似。N-GaAs襯底10的外延材料依次為n-GaAs緩沖層20、布拉格反射層30、n-(AHx)yln卜yP下限制層40、Undoped-(AlxGai-x)Jn卜yP有源區50、p-(AIDylm-yP上限制層60、p++AlxGai—xAs70和p-GaP80組合電流擴展層。其中，布拉格反射層30為AlAs/AlxGa卜xAs或AlInP/(A1UyIn卜yP，0.35《x《0.7,周期為026個，n—(Al,Ga卜x)Jn卜yP下限制層40中0.6《x《l，0.45《y《0.55，p—(A1UJm—yP上限制層60中0.6《x《l，0Ky《0.55，Undoped—(A1Uylm—yP有源區50為MQW(多量子肼)結構。不同之處在于？++八1^31-^370和p-GaP80組合電流擴展層，其中p++AlxGai-xAs70在下面為第一電流擴展層，0.35《x《0.7，碳摻雜濃度大于1X1019，厚度為5500nm，p-GaP80在上面為第二電流擴展層，摻雜鎂或鋅或碳元素，摻雜濃度為1X10181X102°，厚度為O.315um。p++AlxGai—xAs電流擴展層中的C元素摻雜是采用金屬有機物化學氣相沉積(M0CVD)技術，在生長完AlGalnP材料層后，將三甲基鎵、三甲基鋁和砷垸同時通入反應腔體，讓其在58080(TC的高溫下發生分解，Al、Ga和As原子結合生成AlxGa卜xAs材料，通過控制三甲基鎵、三甲基鋁通入的摩爾流量來控制Al組分x。與此同時，通過輸入CC14，、CBr4或其他(能否指明)在高溫下分解可以產生碳原子的有機源材料形成P型摻雜材料。薄層AlxGai-xAs為20nm300nm。在AlxGahAs結束后，系統氣流切換為三甲基鎵和磷烷，并通入Mg或Zn或C，在高溫下分解沉淀形成GaP材料。外延材料生長完畢后，在GaP材料表面蒸鍍AuBeAu或Ti/Au金屬薄膜，制作良好的P面電極，然后將襯底材料減薄后蒸鍍AuGe金屬層制作背面電極，再將材料切割出一定尺寸的管芯產品，利用常規LED封裝技術制作出成品LED器件。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表l中的各項LED參數均達到國際領先水平。由于采用了組合式電流擴展層，三個樣品在保證高光強和1000小時(30mA)無光衰的同時，正向電壓VF都《2V，大大提高了LED的可靠性，穩定性。以上LED芯片均可達到高重復性，量產化，完全符合生產要求。權利要求1、一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管，其特征在于N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/AlxGa1-xAs或AlInP/(AlxGa1-x)yIn1-yP布拉格反射層、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、p++AlxGa1-xAs和p-GaP組合電流擴展層，p++AlxGa1-xAs在下面為第一電流擴展層，p-GaP在上面為第二電流擴展層。2、如權利要求1所述一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管，其特征在于:所述p++AlxGai—xAS第一電流擴展層厚度為5500nm，p-GaP第二電流擴展層厚度為0.315um。專利摘要本實用新型公開一種改良電流擴展層結構的高效發光二極管，N-GaAs襯底上外延的材料自下而上依次包括n-GaAs緩沖層、AlAs/Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As或AlInP/(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P布拉格反射層、n-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P下限制層、Undoped-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P有源區、p-(Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>)<sub>y</sub>In<sub>1-y</sub>P上限制層、p++Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As和p-GaP組合電流擴展層，p++Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As在下面為第一電流擴展層，p-GaP在上面為第二電流擴展層。此結構集GaP和Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As材料的優點于一體，避免材料的氧化，保證電流擴展和器件的可靠性、穩定性。文檔編號H01L33/00GK201340856SQ20082014581公開日2009年11月4日申請日期2008年9月28日優先權日2008年9月28日發明者張雙翔,張銀橋,王向武,蔡建九申請人:廈門乾照光電股份有限公司