本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管（LED）具有高光效、低能耗、長壽命、高安全性、高環(huán)保等優(yōu)勢，是一種有廣闊應(yīng)用前景的照明方式，受到越來越多國家的重視，目前LED已廣泛應(yīng)用于高效固態(tài)照明領(lǐng)域中，如顯示屏、汽車用燈、背光源、交通信號燈、景觀照明等。

如圖1所示，常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管包含GaAs襯底100、緩沖層101、n-AIGaInP限制層102、MQW多量子阱有源層103、p-AIGaInP限制層104和p-GaP窗口層105，金屬電極層106直接設(shè)置在p-GaP窗口層105上，在GaAs襯底100背面設(shè)置有背電極層107。由于常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管的出光層為p-GaP窗口層105，同時p-GaP窗口層105也起著歐姆窗口層和電流擴展的重要作用，這就會使電流容易集中從與電極接觸的正下方區(qū)域流過，即電極正下方區(qū)域的電流密度增加，不能使電流得到充分的擴展，從而降低LED的發(fā)光效率。ITO薄膜相比p-GaP窗口層105具有良好的橫向電流擴展性，同時具有透過率高、導(dǎo)電性好、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點，且與p-GaP窗口層105的粘附性好，因此，ITO薄膜通常被用于作為提高AlGaInP基芯片亮度的透明電極材料。在實際應(yīng)用中，在p-GaP窗口層105上面生長一層ITO薄膜，然后再沉積金屬電極層106，作為焊盤材料使用，在對焊盤的焊線測試中發(fā)現(xiàn)很容易出現(xiàn)ITO薄膜脫落、金屬電極層106脫落異常的問題，導(dǎo)致其焊盤性能和芯片使用可靠性受到嚴(yán)重影響，此外GaP的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以采用蝕刻溶液獲得良好的粗化效果，也限制了LED芯片亮度的提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種便于生產(chǎn)、發(fā)光效率高、焊線可靠性高的具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制備方法，它能改善帶有轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)的高亮度的紅光AlGaInP發(fā)光二極管擴展電極遮光且易受破壞脫落問題。

本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的：

一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括GaAs襯底，在GaAs襯底的上面依次設(shè)置的緩沖層、布拉格反射層、n-AlGaInP限制層、MQW多量子阱有源層、p-AlGaInP限制層、p-GaP窗口層、ITO電流擴展層和AlGaInP粗化層，p-GaP窗口層為圖案化的p-GaP窗口層，AlGaInP粗化層為圖案化的AlGaInP粗化層，在圖案化的AlGaInP粗化層上設(shè)有金屬電極層，在GaAs襯底的下面設(shè)有背電極層，特征是：所述金屬電極層包括主電極和擴展電極，其中：主電極連接在圖案化的AlGaInP粗化層上，擴展電極嵌入在圖案化的AlGaInP粗化層中，并且與ITO電流擴展層保持連接，主電極的中心與圖案化的GaP窗口層的圖形中心在同一中心線上。

本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的：

一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：

（1）、制作發(fā)光二極管外延片：在GaAs襯底的上面依次外延生長有緩沖層、布拉格反射層、n-AlGaInP限制層、MQW多量子阱有源層、p-AlGaInP限制層、p-GaP窗口層，完成發(fā)光二極管外延片制作；

（2）、在p-GaP窗口層上采用光刻和蝕刻方式制作圖形，得到圖案化的p-GaP窗口層；

（3）、在圖案化的p-GaP窗口層上依次制作有ITO電流擴展層和AlGaInP粗化層；

（4）、在AlGaInP粗化層上制作圖案化的AlGaInP粗化層：采用AlGaInP粗化溶液對AlGaInP粗化層進(jìn)行粗化處理，在AlGaInP粗化層上采用PECVD生長一層介質(zhì)膜層，采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的介質(zhì)膜層，利用AlGaInP腐蝕液對沒有介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將介質(zhì)膜層去除；

（5）、在圖案化的AlGaInP粗化層上制作金屬電極層：采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層，金屬電極層包含主電極和擴展電極，主電極形成于AlGaInP粗化層上，擴展電極形成于ITO電流擴展層上；

（6）、在GaAs襯底的下面制作背電極層。

在步驟（3）中，主電極的中心與圖案化的GaP窗口層的圖形中心在同一中心線上。

在步驟（4）中，采用PECVD制作的介質(zhì)膜層由SiO2或 SiNxOy絕緣材料或前述的任意組合之一制成，其中 x>0，0<y<2。目的是獲得穩(wěn)定的臨時圖案化介質(zhì)膜層，以避免腐蝕液對ITO電流擴展層的影響，從而制作出設(shè)計好的圖案化的AlGaInP粗化層。

在步驟（4）中，AlGaInP粗化層的粗化深度為350±50nm，既能得到合適的粗化圖案，又避免了AlGaInP粗化層的周圍區(qū)域臺階差異大，便于制作金屬電極層。

在步驟（5）中，蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層的材料為 Cr、Pt、Ti、Al、Ni或Au中的一種或前述的任意組合之一。

本發(fā)明采用引入嵌入式的ITO電流擴展層和圖案化的AlGaInP粗化層，進(jìn)而采用AlGaInP粗化溶液對AlGaInP粗化層進(jìn)行可控深度的粗化；其次在圖案化的AlGaInP粗化層上采用蒸鍍方式制作金屬電極層，金屬電極層包括主電極和擴展電極，其中作為焊盤的主電極直接連接在經(jīng)過粗化的AlGaInP粗化層上，從而避免了在焊線測試時造成ITO電流擴展層脫落，另一方面，擴展電極嵌入在AlGaInP粗化層中，并且與ITO電流擴展層保持連接，可降低接觸電阻，同時對于主電極也起到了防護(hù)的作用，擴展電極自身因為其嵌入式結(jié)構(gòu)的特點，因而穩(wěn)定性好，從而提高了整個金屬電極層的附著性和完整性，確保了發(fā)光二極管的工作電壓穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品的焊線可靠性和發(fā)光效率，極大地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和良率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的步驟（1）的截面示意圖；

圖4為本發(fā)明的步驟（2）、（3）的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明的步驟（4）的截面示意圖；

圖6為本發(fā)明的步驟（5）的截面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括GaAs襯底，在GaAs襯底100的上面依次設(shè)置的緩沖層101、布拉格反射層102、n-AlGaInP限制層103、MQW多量子阱有源層104、p-AlGaInP限制層105、p-GaP窗口層106、ITO電流擴展層107和AlGaInP粗化層108，p-GaP窗口層106為圖案化的p-GaP窗口層，AlGaInP粗化層108為圖案化的AlGaInP粗化層，在圖案化的AlGaInP粗化層108上設(shè)有金屬電極層，在GaAs襯底100的下面設(shè)有背電極層201，所述金屬電極層包括主電極109和擴展電極110，其中：主電極109連接在圖案化的AlGaInP粗化層108上，擴展電極110嵌入在圖案化的AlGaInP粗化層108中，并且與ITO電流擴展層107保持連接，主電極的中心與圖案化的GaP窗口層的圖形中心在同一中心線上。

一種具有嵌入式透明擴展電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟：

（1）、制作發(fā)光二極管外延片：如圖3所示，在GaAs襯底100的上面采用金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）依次外延生長有緩沖層101、布拉格反射層102、n-AlGaInP限制層103、MQW多量子阱有源層104、p-AlGaInP限制層105、p-GaP窗口層106，完成發(fā)光二極管外延片制作；其中：p-GaP窗口層106的表層高摻雜層的厚度優(yōu)選500±50埃，摻雜濃度優(yōu)選5×1019cm-3以上；

（2）、如圖4所示，在p-GaP窗口層106上采用光刻和蝕刻方式制作圖形，得到圖案化的p-GaP窗口層，p-GaP窗口層106的蝕刻深度優(yōu)選為800±100埃；

（3）、如圖4所示，在圖案化的p-GaP窗口層106上依次制作有ITO電流擴展層107和AlGaInP粗化層108，ITO電流擴展層107的優(yōu)選厚度為3000±200埃，AlGaInP粗化層108的優(yōu)選厚度為8000±500埃；

（4）、如圖5所示，在AlGaInP粗化層108上制作圖案化的AlGaInP粗化層：采用AlGaInP粗化溶液對AlGaInP粗化層108進(jìn)行粗化處理，粗化優(yōu)選深度為350±50nm；在AlGaInP粗化層108上采用PECVD生長一層介質(zhì)膜層；采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的介質(zhì)膜層，介質(zhì)膜層優(yōu)選厚度為2000±100埃，利用AlGaInP腐蝕液對沒有介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將介質(zhì)膜層去除；

（5）、如圖6所示，在圖案化的AlGaInP粗化層108上采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層，金屬電極層包含主電極109和擴展電極110，主電極109形成于AlGaInP粗化層108上，擴展電極110形成于ITO電流擴展層107上，主電極109為圓形，直徑90um，擴展電極110為矩形，長度為20um，寬度為10um，材料為Cr/Au，厚度50/2500nm；

（6）、在GaAs襯底100的下面制作背電極層201，電極材料采用AuGeNi/Au,厚度為150/200nm，而后在420℃的氮氣氛圍中進(jìn)行熔合，以獲得背電極層201和GaAs襯底100形成良好的歐姆接觸，同時進(jìn)一步增強了主電極層109與AlGaInP粗化層108、擴展電極110與ITO電流擴展層107的附著性。

在步驟（3）中，主電極109的中心與圖案化的GaP窗口層106的圖形中心在同一中心線上。

在步驟（4）中，采用PECVD制作的介質(zhì)膜層由SiO2或 SiNxOy絕緣材料制成，其中 x>0，0<y<2。目的是獲得穩(wěn)定的臨時圖案化介質(zhì)膜層，以避免腐蝕液對ITO電流擴展層107的影響，從而制作出設(shè)計好的圖案化的AlGaInP粗化層108。