本發(fā)明屬于發(fā)光二極管的外延技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于倒裝的LED芯片的外延片的制備技術(shù)。

背景技術(shù)：

近年來，高亮度四元系A(chǔ)lGaInP發(fā)光二極管具有耗電低、發(fā)光效率高、壽命長、體積小、成本低等特點(diǎn)，因此在照明以及光纖通信系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。四元系（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P 材料體系可與GaAs襯底晶格匹配且隨Al組分的變化，直接帶隙可從1.9cV變化到2.3cv，波長從560nm到650nm，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)從綠色到紅色發(fā)光?；谒脑担ˋl_xGa_1-x）_0.5In_0.5P 材料體系的LED的發(fā)光效率的提升，有多種方法。采用倒裝結(jié)構(gòu)可以極大地提高LED亮度，但是，倒裝外延結(jié)構(gòu)中n面和p面的電流擴(kuò)展能力的優(yōu)劣會(huì)極大影響LED外延結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率及良率。

基于此，有必要采用一種全新的電流擴(kuò)展方法，來提升現(xiàn)有AlGaInP基倒裝LED 外延結(jié)構(gòu)發(fā)光效率、光電性能、以及良率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提出一種可提升AlGaInP基倒裝LED 外延結(jié)構(gòu)發(fā)光效率、光電性能、以及良率的LED芯片的外延片。

本發(fā)明在襯底的同一側(cè)設(shè)置n-GaAs緩沖層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P腐蝕截止層、n-GaAs接觸層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P粗化層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層、n型超晶格層、n-InAlP限制層、有源層、p-InAlP限制層、p型超晶格層和p-GaP窗口層，所述n型超晶格層由周期交替設(shè)置的勢阱層和勢壘層組成，所述p型超晶格層由周期交替設(shè)置的勢阱層和勢壘層組成。

本發(fā)明在電流擴(kuò)展層與n-AlInP限制層之間設(shè)置n型超晶格插入層，在p-AlInP限制層與p-GaP窗口層之間設(shè)置p型超晶格插入層，提升n面與p面的電流擴(kuò)展能力，提高現(xiàn)有AlGaInP基倒裝LED 外延結(jié)構(gòu)發(fā)光效率、光電性能、以及良率。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：p型超晶格層對載流子的遷移會(huì)起到一定的緩沖作用，勢阱層將產(chǎn)生和束縛大量空穴，形成二維空穴高密態(tài)；勢壘層會(huì)阻礙空穴的逃逸，提高空穴的橫向分布，阻擋電子外溢，增加空穴的注入效率，提高電子和空穴的復(fù)合幾率，提高器件亮度，此外，p型超晶格層自身存在一定的隧道效應(yīng)，因而不會(huì)導(dǎo)致正向電壓的明顯升高，同時(shí)，p型超晶格的多層結(jié)構(gòu)可以減少p-AlInP限制層與P-GaP窗口層之間的晶格失配度，有效減小了P-GaP窗口層的位錯(cuò)密度。

同樣，n型超晶格層可有效提高電子在n -（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層的橫向運(yùn)動(dòng)（即有效增強(qiáng)了n -（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層的電流擴(kuò)展能力），進(jìn)而有效提高了AlGaInP外延結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。

綜上所述，本發(fā)明產(chǎn)品可有效提升AlGaInP基倒裝LED 外延結(jié)構(gòu)發(fā)光效率、光電性能、以及良率。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述n型超晶格層的勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，單個(gè)周期勢阱層和勢壘層的總厚度為5nm～20nm。該設(shè)置可使用MOCVD一次性外延生長，工藝簡單，且可取得較為理想的效果，同時(shí)也可避免層數(shù)過多而增加生產(chǎn)成本。

所述p型超晶格層的勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，單個(gè)周期勢阱層和勢壘層的總厚度為5nm～20nm。該設(shè)置可使用MOCVD一次性外延生長，工藝簡單，且可取得較為理想的效果，同時(shí)也可避免層數(shù)過多而增加生產(chǎn)成本。

本發(fā)明另一目的是提出以上外延片的制備方法。

本發(fā)明制備方法是：在襯底的同一側(cè)依次外延生長n-GaAs緩沖層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P腐蝕截止層、n-GaAs接觸層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P粗化層、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層、n型超晶格層、n-InAlP限制層、有源層、p-InAlP限制層、p型超晶格層和p-GaP窗口層。本發(fā)明特點(diǎn)是：在生長所述n型超晶格層時(shí)周期交替外延生長n-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P勢阱層和n-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P勢壘層，在生長所述p型超晶格層時(shí)周期交替外延生長p-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P勢阱層和p-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P勢壘層；并且，在用于生長n型超晶格的材料和p型超晶格的材料中的所述n-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P、n-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P、p-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P和p-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P中，0.4＜x＜1，0.4＜y≤1，且x＜y。

本發(fā)明制作工藝簡單、合理，n型超晶格層可有效提高電子在n -（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層的橫向運(yùn)動(dòng)（即有效增強(qiáng)了n -（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層的電流擴(kuò)展能力），進(jìn)而有效提高了AlGaInP外延結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。采用本發(fā)明制備的產(chǎn)品可以有效提升AlGaInP基倒裝LED 外延結(jié)構(gòu)發(fā)光效率、光電性能、以及良率。

超晶格層的有效禁帶寬度大于有源區(qū)發(fā)射的光子能量，不對有源區(qū)發(fā)出的光吸收，且超晶格層中(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P層中Al組分低于(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P層中Al組分，因此所述(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P層的禁帶寬度大于(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P層的禁帶寬度，所述超晶格結(jié)構(gòu)對于載流子遷移存在一定的緩沖作用，同時(shí)載流子又可以有效的隧穿，因此對于n型超晶格，會(huì)導(dǎo)致電流在電流擴(kuò)展層與n超晶格插入層的接觸面和n超晶格插入層內(nèi)部重新分布，對于p型超晶格，會(huì)導(dǎo)致電流在P-GaP層與p超晶格插入層的接觸面和p超晶格插入層內(nèi)部重新分布，防止電流擁堵；而且，由于插入層本身存在一定的遂穿效應(yīng)，因此不會(huì)導(dǎo)致正向電壓的明顯升高；同時(shí)，由于超晶格層對電流起到緩沖的效果，而增加了器件的ESD 性能。因此，本發(fā)明用于生長n型超晶格的材料和p型超晶格的材料中的所述n-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P、n-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P、p-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P和p-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P中，0.4＜x＜1，0.4＜y≤1，且x＜y。

另外，本發(fā)明所述n型超晶格層的單個(gè)周期超晶格厚度為5nm～20nm，所述n型超晶格層中勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，在生長n型超晶格層時(shí)，采用Si₂H₆作為摻雜源。MOCVD生長AlGaInP材料，使用Si₂H₆作為摻雜源可以達(dá)到高的電子濃度，且Si₂H₆對生長溫度不敏感，在工藝上易于控制。

所述p型超晶格層的單個(gè)周期超晶格厚度為5nm～20nm，所述p型超晶格層中勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，在生長p型超晶格層時(shí)，采用Cp₂Mg作為摻雜源。采用Cp₂Mg作為摻雜源，Mg在AlGaInP中有較小的電離能，且其揮發(fā)性和擴(kuò)散系數(shù)較小，對生長溫度的依賴較小，可以達(dá)到較高的空穴濃度，在工藝生長中易于控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中n型超晶格層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中p型超晶格層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一、制備工藝：

如圖1所示，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）的方法，在n-GaAs襯底1上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層2，n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P腐蝕截止層3，n-GaAs接觸層4，n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P粗化層5，n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層6，n型超晶格層7，n-InAlP限制層8，有源層9，p-InAlP限制層10，p型超晶格層11，p-GaP窗口層。

其中，n型超晶格層7由n-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P勢阱層和n-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P勢壘層周期交替生長形成，0.4＜x＜1，0.4＜y≤1，且x＜y。n型超晶格層中勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，在生長n型超晶格層時(shí)，采用Si₂H₆作為摻雜源。n型超晶格層的單個(gè)周期超晶格的厚度為5nm～20nm。

p型超晶格層11由p-(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P勢阱層和p-(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P勢壘層周期交替生長形成，0.4＜x＜1，0.4＜y≤1，且x＜y。p型超晶格層中勢阱層和勢壘層的交替周期數(shù)為3～15，在生長p型超晶格層時(shí)，采用Cp₂Mg作為摻雜源。p型超晶格層的單個(gè)周期超晶格的厚度為5nm～20nm。

在制作p-GaP窗口層時(shí)，以Mg作為摻雜元素，先后制作形成p-GaP厚層12和p-GaP表層13。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

如圖1所示，在n-GaAs襯底1的同一側(cè)依次外延生長有n-GaAs緩沖層2、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P腐蝕截止層3、n-GaAs接觸層4、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P粗化層5、n-（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P電流擴(kuò)展層6、n型超晶格層7、n-InAlP限制層8、有源層9、p-InAlP限制層10、p型超晶格層11和由p-GaP厚層12和p-GaP表層13構(gòu)成的p-GaP窗口層。

如圖2所示，n型超晶格層由周期交替設(shè)置的勢阱層7-1和勢壘層7-2組成。

圖3所示，p型超晶格層由周期交替設(shè)置的勢阱層11-1和勢壘層11-2組成。