發(fā)光二極管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體的說是具有調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，發(fā)光二極管(light emitting d1de,簡稱LED)得到了廣泛的應(yīng)用，在各種顯示系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、汽車尾燈等領(lǐng)域起著越來越重要的作用。
[0003]圖1顯示了現(xiàn)有的一種AlGalnP系發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其采用鍵合技術(shù)將吸光的砷化鎵基板轉(zhuǎn)換成具有鏡面系統(tǒng)的硅基板以達(dá)到增加亮度的方法。但由于η型歐姆接觸層與Ρ型歐姆接觸層有重疊區(qū)域，導(dǎo)致電極下方因?yàn)殡娏骶鶆蛏⒉加谡麑油庋咏Y(jié)構(gòu)，Ρ-電極下的發(fā)光層所發(fā)出的光被Ρ-電極吸收導(dǎo)致亮度下降。所以提出如圖2結(jié)構(gòu)，利用η型歐姆接觸層與Ρ型歐姆接觸層做非重疊設(shè)計，確保電流部份分布無法于Ρ-電極之下，進(jìn)而提升亮度。但是其提升亮度效果會因?yàn)橥庋拥暮穸雀鷿舛汝P(guān)系造成亮度提升幅度無明顯顯現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為提升AlGalnP系LED的發(fā)光亮度，本發(fā)明提出了一種新外延結(jié)構(gòu)并設(shè)計了一種新芯片結(jié)構(gòu)以達(dá)到提升亮度效果。
[0005]前述發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括:襯底，形成于該襯底之上的外延疊層，至下而上依次包含:n型歐姆接觸層、第一 η型轉(zhuǎn)換層、η型蝕刻停止層、第二 η型轉(zhuǎn)換層、η型限制層、有源層、Ρ型限制層、Ρ型轉(zhuǎn)換層和Ρ型窗口層。具體的，第一 η轉(zhuǎn)換層選用η型AlGalnP材料層，摻雜濃度至少為7E17以上，較佳值為1E18，摻雜材料可以為S1、Te，厚度至少為1微米以上，較佳值為3微米；n型蝕刻停止層的摻雜濃度至少為1E18以上，較佳值為5E18，摻雜材料可以為S1、Te,厚度至少為0.05微米以上，較佳值為0.1微米；第二 η型轉(zhuǎn)換層選用η型AlGalnP材料層，摻雜濃度至少為7Ε17以上，較佳值為1E18，摻雜材料可以為S1、Te，厚度至少為0.03微米以上，較佳值為0.05微米；p型窗口層的摻雜濃度至少為8E17以上，較佳值為1E18，摻雜材料可以為Mg、Zn、C，厚度至少為5微米以上，較佳值為10微米。
[0006]采用上述外延結(jié)構(gòu)設(shè)計的LED芯片結(jié)構(gòu)，包括:外延疊層，至下而上依次包含:n型歐姆接觸層、第一 η型轉(zhuǎn)換層、η型蝕刻停止層、第二 η型轉(zhuǎn)換層、η型限制層、有源層、ρ型限制層、Ρ型轉(zhuǎn)換層和Ρ型窗口層；ρ電極，位于所述Ρ型窗口層的上表面之上；金屬鍵合層，位于所述η型歐姆接觸層的下表面之上，其中對應(yīng)于所述ρ電極位置的部分向上延伸貫穿所述η型歐姆接觸層、第一 η型轉(zhuǎn)換層層，至所述η型蝕刻停止層，形成調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)注入電流時，電流不向所述Ρ電極的正下方的外延疊層流入；導(dǎo)電基板，位于所述金屬鍵合層的下表面之上。
[0007]優(yōu)選地，所述η型蝕刻停止層的材料為InGaP、GaP、GaAs、A1 InP、AlAs或AlGaAso
[0008]優(yōu)選地，所述p電極的面積W1與所述調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)的面積W2的關(guān)系為:l<W2/fflo
[0009]優(yōu)選地，所述p電極的面積W1與所述調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)的面積W2的關(guān)系為:W2/
ffl=l.2o
[0010]優(yōu)選地，所述η型蝕刻停止層、第二 η型AlGalnP層的總厚度T1與所述第一 η型AlGalnP層的厚度T2的關(guān)系為:5 ( T2/T1 ( 30。
[0011]優(yōu)選地，所述η型蝕刻停止層、第二 η型AlGalnP層的總厚度T1與所述第一 η型AlGalnP層的厚度T2的關(guān)系為:T2/T1=20。
[0012]優(yōu)選地，所述ρ型窗口層的厚度為5~10微米，所述6彡Τ2/Τ1 ( 20。
[0013]優(yōu)選地，所述ρ型窗口層的導(dǎo)電性大于所述第一、第二 η型轉(zhuǎn)換層。
[0014]優(yōu)選地，前述發(fā)光二極管還包括一鏡面系統(tǒng)，其位于所述η型歐姆接觸層與所述金屬鍵合層之間，向所述調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)延伸，覆蓋所述調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)的上表面。
[0015]優(yōu)選地，所述鏡面系統(tǒng)也延伸貫穿所述η型歐姆接觸層從而形成凹槽。
[0016]本發(fā)明還公開了一種用于制作前述發(fā)光二極管的方法，具體包括下面步驟:1)外延生長形成外延疊層，其至下而上依次包含:η型歐姆接觸層、第一 η型轉(zhuǎn)換層、η型蝕刻停止層、第二 η型轉(zhuǎn)換層、η型限制層、有源層、ρ型限制層、ρ型轉(zhuǎn)換層和ρ型窗口層；2)制作Ρ電極，其位于所述Ρ型窗口層的上表面之上；3)制作金屬鍵合層，其位于所述η型歐姆接觸層的下表面之上，其中位于所述Ρ電極正下方的部分向上延伸貫穿所述η型歐姆接觸層、第一 η型轉(zhuǎn)換層，至所述η型蝕刻停止層，形成調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)注入電流時，電流不向所述Ρ電極的正下方的外延疊層流入；4)提供一導(dǎo)電基板，將所述導(dǎo)電基板與所述形成的金屬鍵合層連結(jié)。
[0017]在上述方法中，采用兩次基板轉(zhuǎn)移技術(shù)，首先在步驟2)完后成先將ρ型窗口層與臨時基板黏合，并去除生長襯底；并在完成步驟4)后去除所述臨時基板。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟3)具體為:使用黃光化學(xué)制成技術(shù)，蝕刻去除所述ρ電極正下方的η型歐姆接觸層和第一 η型轉(zhuǎn)換層，蝕刻停止在η型蝕刻停止層，形成凹槽；在所述η型歐姆接觸層的下表面之上制作所述金屬鍵合層，其填充所述凹槽結(jié)構(gòu)，形成調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟3)還包括制作鏡面系統(tǒng)，具體為:使用黃光化學(xué)制成技術(shù)，蝕刻去除所述Ρ電極正下方的η型歐姆接觸層和第一 η型轉(zhuǎn)換層，蝕刻停止在η型蝕刻停止層，形成凹槽；在所述η型歐姆接觸層的下表面之上制作所述鏡面系統(tǒng)，其向所述凹槽延伸，覆蓋所述凹槽的側(cè)壁和底部；在所述鏡面系統(tǒng)的下表面之上制作所述金屬鍵合層，其填充所述凹槽結(jié)構(gòu)，形成調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，所述方法還包括:根據(jù)所述的發(fā)光二極管的發(fā)光效率優(yōu)選所述η型蝕刻停止層、第二 η型轉(zhuǎn)換層的總厚度Τ1與所述第一 η型轉(zhuǎn)換層的厚度Τ2之比。
[0021]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0022]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0023]圖1為現(xiàn)有一種AlGalnP系發(fā)光二極管的側(cè)面剖視圖。
[0024]圖2為現(xiàn)有的另一種AlGalnP系發(fā)光二極管的側(cè)面剖視圖。
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
[0026]圖4為采用圖3所示外延結(jié)構(gòu)制作的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
[0027]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種發(fā)光二極管的亮度提升趨勢圖。
[0028]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種發(fā)光二極管的制作方法的流程圖。
[0029]圖中標(biāo)號:
110,210:導(dǎo)電基板;120、220:金屬鍵合層；130、230:鏡面系統(tǒng);141、241:n型歐姆接觸層;142: η型轉(zhuǎn)換層;143:η型限制層;144:有源層;145:ρ型限制層；146:ρ型AlGalnP層;147:窗口層；148:p型歐姆接觸層;151、215:p電極;152、252:n電極；242:第一 η型轉(zhuǎn)換層；243:η型蝕刻停止層；244:第二 η型轉(zhuǎn)換層；245: η型限制層；246:有源層；247:Ρ型限制層；248:ρ型AlGalnP層；249:窗口層；250:p型歐姆接觸層；調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu):260 ；ffl:p電極的寬度；W2:調(diào)整電流分布結(jié)構(gòu)的寬度；T1:n型蝕刻停止層、第二 η型轉(zhuǎn)換層的總厚度；Τ2:第一 η型轉(zhuǎn)換層的厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031]請參看附圖3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括:GaAs生長襯底200，η型歐姆接觸層241、第一 η型轉(zhuǎn)換層242、η型蝕刻停止層243、第二 η型轉(zhuǎn)換層244、η型限制層245、有源層246、ρ型限制層247、ρ型AlGalnP層248和ρ型窗口層249。
[0032]具體的，生長襯底200采用GaAs材料，η型歐姆接觸層241的材料為GaAs，第一η型轉(zhuǎn)換層242為n-AlGa