專利名稱：采用p型襯底的發光二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發光二極管技術領域，特別是其外延結構及生產技術領域。
背景技術：
自從AlGalnP紅色、黃色發光二極管在20實際90年代的早期出現，和稍后的GaN 藍色、綠色和白色發光二極管的研發，這些發光二極管已在很多高效固態照明領域上有廣 泛的用途，例如全色彩屏幕顯示器、汽車用燈、背光源、交通信號燈、景觀及日常照明等。 AlGalnP發光二極管結構已日趨成熟，但是由于許多原因，AlGalnP發光二極管的 外量子效率偏低。其中一個重要原因就是許多有源區發射出來的光，在經過外延層時，由于 折射率差，發生全反射。使得許多有源區發出的光最終無法從外延層中射出。所以，如何提 高AlGalnP發光二極管的外量子效率，將這部分發生全反射的光提取出來，以提高其亮度， 成為目前研究的重點。
實用新型內容本實用新型目的在于提出一種亮度較高的新型發光二極管。 本實用新型在P-GaAs襯底上外延結構由下至上依次為p-GaAs緩沖層、布 拉格反射層、p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制層、Undoped-(AlxGal-x) ylnl-yP有源區、 n-(AlxGal-x)ylnl-yP上限制層、電流擴展層、表面粗化層和n-GaAs歐姆接觸層；所述 p-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為O. 6 1，y為0. 4 0. 6 ;所述Undoped-(AlxGal—x)ylnl-yP 中，x為0 0. 5，y為0. 4 0. 6 ;所述n-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為0. 6 l，y為0. 4 0. 6。 本實用新型在常規LED結構上添加一層粗化層，粗化層可以增加LED器件的有效 出光面積，并且可以使原先發生全反射而無法射出的光，在下次以不同角度射向界面，將這 些光從外延層中重新提取出來，極大地提高了 AlGalnP發光二極管的外量子效率，以提高 亮度。 由于p型材料載流子遷移率較低，本實用新型采用N型材料作為電流擴展層，提高 了電流擴展層的電流擴展能力。如果采用傳統的N型襯底，又要采用N型電流擴展層，連接 襯底與P型外延層的隧穿結外延較為復雜，外延難度也較大，不易實現。本實用新型采用 P-GaAs作為襯底，代替傳統的N-GaAs襯底，簡化了外延步驟，提高了生產效率。 本實用新型所述布拉格反射層可以為p-AlAs/p-AlxGal-xAs (x為0 0. 7)或 p-AlInP/p-(AlxGal-x)ylnl-yP(x為0. 3 0. 7， y為0. 4 0. 6)。 所述電流擴展層為n- (AlxGal-x) ylnl-yP。其中，n- (AlxGal-x) ylnl-yP材料的Al 組分x = 0-1， y為0. 45 0. 55。 本實用新型所述表面粗化層為n-(AlxGal-x)ylnl-yP或n-GaP。 其中，所述n-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x = 0-1， y為0. 45 0. 55。
圖1為本實用新型的-
-種結構示意圖,
具體實施方式如圖1所示，本實用新型在P-GaAs襯底9上外延結構由下至上依次為p-GaAs緩 沖層1、布拉格反射層2、 p-(AlxGal-x)ylnl-yP下限制層3、 Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP 有源區4、n-(AlxGal-x)ylnl-yP上限制層5、電流擴展層6、表面粗化層7和n-GaAs歐姆接 觸層8。 本實用新型均采用金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)技術進行外延生長，具體生長 步驟如下 1、在300°C -50(TC的溫度下，對P-GaAs襯底9進行表面處理，去除水氣。 2 、生長p-GaAs緩沖層1 。 3、生長布拉格反射層2，用來反射有源區射出的光，以免被GaAs徹底吸收。 布拉格反射層可以為p-AlAs/p-AlxGal-xAs (x取值為0 0. 7)或p-Al InP/
p- (AlxGal-x) ylnl-yP (x取值為0. 3 0. 7， y取值為0. 4 0. 6)。4、生長p-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值為0. 6 1， y取值為0. 4 0. 6)下限
制層3。目的在于限制載流子，增加復合幾率。 5、生長Undoped-(AlxGal-x)ylnl-yP有源區4。 其中，x為0 0. 5， y為0. 4 0. 6。 6、生長n-(AlxGal-x)ylnl-yP(其中x取值為0. 6 1， y取值為0. 4 0. 6)上限
制層5。作用與下限制層3相同，在于限制載流子，增加復合幾率。 7、生長電流擴展層6。更好的擴展電流，使電流分布均勻，提高發光二極管各項參 數的均勻性。 電流擴展層為n-(AlxGal-x)ylnl-yP。 其中，n-(AlxGal-x)ylnl-yP材料的Al組分x = 0-1， y取值為0. 45 0. 55。 電流擴展層的摻雜濃度為IX 1018 IX 102°。電流擴展層的外延厚度為5000 A 50000 A。 8、生長表面粗化層7。表面粗化層的生長是本實用新型的關鍵。粗化層通過粗化
后明顯提高了發光二極管的外量子效率，光強大幅度提高。 表面粗化層為n-(AlxGal-x)ylnl-yP或n-GaP。 其中，n-(AlxGal-x)ylnl-yP的Al組分x = 0-1， y取值為0. 45 0. 55。 表面粗化層的摻雜濃度為1 X 1018 1 X 102°。表面粗化層的外延厚度為5000 A 50000 A。 9、生長歐姆接觸層8。
權利要求一種采用P型襯底的發光二極管，其特征在于在P-GaAs襯底上外延結構由下至上依次為p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、電流擴展層、表面粗化層和n-GaAs歐姆接觸層；所述p-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x為0.6～1，y為0.4-0.6；所述Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP中x為0～0.5，y為0.4～0.6；所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x取值為0.6～1，y取值為0.4～0.6。
2. 根據權利要求1所述采用P型襯底的發光二極管，其特征在于所述布拉格反射層為 p_AlAs/p_AlxGal_xAs或p_AlInP/p_(AlxGal-x)ylnl-yP ;所述p_AlAs/p_AlxGal_xAs中， x為0 0. 7 ;所述p-AlInP/p-(AlxGal-x)ylnl-yP中，x為0. 3 0. 7， y為0. 4 0. 6。
3. 根據權利要求1所述采用P型襯底的發光二極管，其特征在于所述電流擴展層為 n-(AlxGal-x)ylnl-yP，其中x為0 1， y為0. 45 0. 55。
4. 根據權利要求1所述采用P型襯底的發光二極管，其特征在于所述表面粗化層為 n_ (AlxGal-x) ylnl-yP或n_GaP，所述x為0 1 ， y為0. 45 0. 55。
專利摘要采用P型襯底的發光二極管，涉及發光二極管的外延結構技術領域。在P-GaAs襯底上外延結構由下至上依次為p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、電流擴展層、表面粗化層和n-GaAs歐姆接觸層。本實用新型在常規LED結構上添加一層粗化層，粗化層可以增加LED器件的有效出光面積，并且可以使原先發生全反射而無法射出的光，在下次以不同角度射向界面，將這些光從外延層中重新提取出來，極大地提高了AlGaInP發光二極管的外量子效率，以提高亮度。
文檔編號H01L33/00GK201466054SQ20092004765
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月7日 優先權日2009年7月7日
發明者張雙翔, 張銀橋, 王向武, 蔡建九 申請人:揚州乾照光電有限公司