一種串聯pn結發光二極管的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及半導體元器件一一發光二極管的生產技術領域。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)屬半導體元器件之一，由于LED具有壽命長、功耗小、體積小、堅固耐用、多色顯示、響應時間快、冷光發射、工作溫度穩定性好、電壓低和有利于環保，已經廣泛應用于建筑物外觀照明、景觀照明、標識與指示性照明、室內空間展示照明、娛樂場所及舞臺照明和視頻屏幕，隨著顯示屏采用LED當背光源后，LED將打開了新的應用領域。
[0003]傳統四元系AlGaInP LED有源區的帶寬決定了器件的電壓范圍在1.8?2.2伏之間，而GaN藍綠光LED的電壓范圍在2.8?3.5伏之間，由于電壓范圍不匹配，電路要單獨設計，增加了設計復雜度和成本。
【實用新型內容】
[0004]鑒于上述傳統LED的缺點，本實用新型提出一種通過串聯可實現電壓范圍在2.2?
3.5V之間的串聯PN結發光二極管。
[0005]本實用新型包括在基板一側設置下電極，在基板另一側依次設置DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴展層、歐姆接觸層和上電極，其特征在于在P限制層和電流擴展層之間設置相互串聯的P型層和N型層。
[0006]本實用新型形成了量子阱(MQW)PiN結和串聯PN結，PiN結與傳統結構一致，串聯PN的生長可根據電壓的需求，來對外延層的組分、摻雜和厚度進行調整。本實用新型在量子阱的任意一側串聯可調節電壓的串聯PN結，實現四元系AlGaInP發光二極管的電壓可調節，實現電壓范圍在2.2?3.5V之間，使得產品與藍綠光的搭配更簡單，并拓展了應用領域。
[0007]另外，本實用新型還可在歐姆接觸層和上電極之間設置ITO層。ITO材料具備良好的導電及透光性能，通常其厚度在1000至5000A的范圍內，透過率可以達到90%以上，可以作為增透膜提高透過率。另外，ITO的電導率接近金屬，有良好的電流擴展功能。因此，ITO在光電領域有廣泛的應用。
[0008]【附圖說明】:
[0009]圖1為傳統的正極性LED芯片結構示意圖。
[0010]圖2為傳統正極性ITO-LED芯片結構示意圖。
[0011]圖3為本實用新型的一種結構示意圖。
[0012]圖4為本實用新型的另一種結構不意圖。
[0013]其中:101、201為上電極；102、202為歐姆接觸層；103、203為電流擴展層；104、204為P限制層；105、205為有源層；106、206為N限制層；107、207為DBR層；108、208為GaAs基板；109、209為下電極；212為ITO層；301、401為P型層；302、402為N型層。
[0014]【具體實施方式】:
[0015]圖1和圖2為典型的兩類產品。
[0016]圖1顯示了在GaAs基板108—側設置下電極109，在基板108另一側依次設置DBR層107、N限制層106、有源層105、P限制層104、電流擴展層103、歐姆接觸層102和上電極101。
[0017]圖2顯示了在GaAs基板208—側設置下電極209，在基板208另一側依次設置DBR層207、N限制層206、有源層205、P限制層204、電流擴展層203、歐姆接觸層202、IT0層212和上電極201。
[0018]圖1為發展最早的產品結構圖，目前主要應用于數碼點陣，指示領域，圖2為ITO技術的產品結構圖，因其成本低和性能高的優點，目前應用比較廣泛，主要應用于市內顯示屏，并可取代圖1產品。
[0019]本實用新型在量子阱(MQW PiN)的任意一側串聯可調節電壓的串聯PN結，實現四元系AlGaInP發光二極管的電壓可調節，與藍綠光的搭配更簡單，并拓展了應用領域。
[0020]實施實例一:
[0021]如圖3示，在材料為GaAs的生長基板108上通過有機金屬氣相外延法在基板108同一側依序生長 DBR 層 107(GaAs/AlGaAs);N 限制層 106(Α1ΙηΡ);有源層 105(AlxGa(1—χ)ΙηΡ);Ρ限制層104(八111^);?型層302(八1八8或八16&八8或八111^或6&11^，并符合:(八14&91^))
0.5InQ.5P，其中，X為O或1。)，該層的摻雜劑可選擇Mg或C，摻雜濃度范圍lel7至lel9;N型層301(厶1厶8或厶163厶8或厶111^或6311^，并符合:(厶143911))().5111().5?，其中4為0或1。)，該層的摻雜劑可選擇Si或Te，摻雜濃度范圍lel7至lel9;電流擴展層103(GaP或(AlxGau-x))0.5InQ.5P);歐姆接觸層102(InxGa(1—x)As或GaP)，形成完整的發光二極管外延結構。
[0022]芯片工藝制作:選用215和511溶液清洗，利用電子束蒸發和熱蒸發的方式在歐姆接觸層102表面蒸鍍電極層，電極層中的歐姆接觸金屬選用AuBe，焊線電極選用金屬Au或Al，阻擋層選用金屬Ti。蒸鍍金屬后，涂覆2微米左右的正性光刻膠，光刻尺寸為60至100微米，曝光158，120度烘烤301^11，顯影11^11吹干。再經過金蝕刻液蝕刻51^11，選用42700去膠液，去除溫度60?100°C，上電極101制作完成。歐姆接觸的退火溫度范圍為400?550°C。再經研磨，將GaAs的生長基板108減薄至160?190微米內，選用215溶液清洗后，利用熱蒸發的方式，在GaAs的生長基板108表面蒸鍍金屬電極109，金屬選用AuGe，厚度500至2000埃。
[0023]通過以上流程制作出圖3的產品，該產品為反極性LED芯片。
[0024]實施實例二:
[0025]如圖4所示，在材料為GaAs的生長基板208上通過有機金屬氣相外延法在基板208同一側依序生長 DBR 層 207(GaAs/AlGaAs);N 限制層 206(Α1ΙηΡ);有源層 MQW105(AlxGa(1—x)InP) ; P限制層204(Al InP) ; P型層402 (AlAs或AlGaAs或Al InP或GaInP，并符合:(AlxGa91-x))Q.5In().5P，其中，X為O或1。)，該層的摻雜劑可選擇Mg或C，摻雜濃度范圍lel7至lel9;N型層401 (AlAs或AlGaAs或AlInP或GalnP，并符合:(AlxGa91-χ))ο.5Ιηο.5Ρ，其中，x為O或1。)，該層的摻雜劑可選擇Si或Te，摻雜濃度范圍lel7至lel9;電流擴展層203(GaP或(AlxGau-χ))ο.5Ιηο.5Ρ);;歐姆接觸層202(GaInP)，形成完整的發光二極管外延結構。
[0026]芯片工藝制作:選用ACE溶液清洗，利用電子束蒸發的方式在歐姆接觸層202表面蒸鍍ITO層212，采用負膠剝離的方式制作上電極，負膠厚度4至7微米，曝光5至15s，顯影30至60s，利用電子束蒸發的方式蒸鍍金屬，上電極201分兩種結構，第一種的結構為Cr\Ti\Pt\Al，第二種結構為Cr\Au，蒸鍍完成后，浸泡ACE中5至20min，將負膠剝離，上電極101制作完成。再用大盤研磨，將GaAs的生長基板108減薄至160?190微米，利用熱蒸發的方式，在GaAs的生長基板108表面蒸鍍金屬電極209，金屬選用AuGe，厚度500?2000埃，采用管式爐退火1min，退火溫度380?450°C。
[0027]通過以上流程制作出圖4的產品，該產品為串聯PN結正極性LED芯片。
【主權項】
1.一種串聯PN結發光二極管，包括在基板一側設置下電極，在基板另一側依次設置DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴展層、歐姆接觸層和上電極，其特征在于在P限制層和電流擴展層之間設置相互串聯的P型層和N型層。2.根據權利要求1所述串聯PN結發光二極管，其特征在于在歐姆接觸層和上電極之間設置ITO層。
【專利摘要】一種串聯PN結發光二極管，涉及半導體元器件的生產技術領域。本實用新型包括在基板一側設置下電極，在基板另一側依次設置DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴展層、歐姆接觸層和上電極，其特征在于在P限制層和電流擴展層之間設置相互串聯的P型層和N型層。本實用新型形成了量子阱（MQW）PiN結和串聯PN結，串聯PN的生長可根據電壓的需求，來對外延層的組分、摻雜和厚度進行調整。本實用新型在量子阱的任意一側串聯可調節電壓的串聯PN結，實現四元系AlGaInP？發光二極管的電壓可調節，實現電壓范圍在2.2～3.5V之間，使得產品與藍綠光的搭配更簡單。
【IPC分類】H01L33/42, H01L33/06
【公開號】CN205303502
【申請號】
【發明人】楊凱, 徐洲, 何勝, 李波, 李俊承, 李洪雨, 林鴻亮, 張雙翔, 張永
【申請人】揚州乾照光電有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月22日