一種串聯(lián)PN結(jié)發(fā)光二極管及其制作方法，涉及半導(dǎo)體元器件—發(fā)光二極管的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)先利用MOCVD在基板上生長(zhǎng)PiN結(jié)和串聯(lián)PN結(jié)，PiN結(jié)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，串聯(lián)PN的生長(zhǎng)將跟據(jù)電壓的需求，來(lái)對(duì)外延層的組分、摻雜和厚度進(jìn)行調(diào)整。芯片工藝主要采用正極性、反極性和同側(cè)電極的工藝。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)在量子阱的任意一側(cè)串聯(lián)可調(diào)節(jié)電壓的串聯(lián)PN結(jié)，實(shí)現(xiàn)四元系A(chǔ)lGaInP發(fā)光二極管的電壓可調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電壓范圍在2.2～3.5V之間，使得產(chǎn)品與藍(lán)綠光的搭配更簡(jiǎn)單。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體元器件一一發(fā)光二極管的生產(chǎn)
技術(shù)介紹
發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡(jiǎn)稱(chēng)LED)屬半導(dǎo)體元器件之一，由于LED具有壽命長(zhǎng)、功耗小、體積小、堅(jiān)固耐用、多色顯示、響應(yīng)時(shí)間快、冷光發(fā)射、工作溫度穩(wěn)定性好、電壓低和有利于環(huán)保，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑物外觀照明、景觀照明、標(biāo)識(shí)與指示性照明、室內(nèi)空間展示照明、娛樂(lè)場(chǎng)所及舞臺(tái)照明和視頻屏幕，隨著顯示屏采用LED當(dāng)背光源后，LED將打開(kāi)了新的應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)四元系A(chǔ)lGalnP LED有源區(qū)的帶寬決定了器件的電壓范圍在1.8?2.2伏之間，而GaN藍(lán)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(dú)設(shè)計(jì)，增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于上述傳統(tǒng)LED的缺點(diǎn)，本專(zhuān)利技術(shù)提出一種通過(guò)串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)電壓范圍在2.2?3.5V之間的串聯(lián)PN結(jié)發(fā)光二極管。本專(zhuān)利技術(shù)包括在基板一側(cè)設(shè)置下電極，在基板另一側(cè)依次設(shè)置DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴(kuò)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(kuò)展層之間設(shè)置相互串聯(lián)的P型層和N型層。本專(zhuān)利技術(shù)形成了量子阱(MQW)PiN結(jié)和串聯(lián)PN結(jié)，PiN結(jié)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，串聯(lián)PN的生長(zhǎng)可根據(jù)電壓的需求，來(lái)對(duì)外延層的組分、摻雜和厚度進(jìn)行調(diào)整。本專(zhuān)利技術(shù)在量子阱的任意一側(cè)串聯(lián)可調(diào)節(jié)電壓的串聯(lián)PN結(jié)，實(shí)現(xiàn)四元系A(chǔ)lGalnP發(fā)光二極管的電壓可調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電壓范圍在2.2?3.5V之間，使得產(chǎn)品與藍(lán)綠光的搭配更簡(jiǎn)單，并拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)一步地，本專(zhuān)利技術(shù)所述P型層材料為(AlxGa91—x)) 0.5InQ.5P，其中，x為0或1，并以Mg或C進(jìn)行摻雜，摻雜濃度為lel7?lel9。該P(yáng)型材料與體系材料相匹配，選用的摻雜源可以實(shí)現(xiàn)較高的摻雜，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的0.01至1.5V的電壓調(diào)節(jié)。所述N型層材料為(AlxGa91—x) )Q.5InQ.5P，其中，x為0至1，并以Si或Te進(jìn)行摻雜，摻雜濃度為lel7?lel9。該N型材料與體系材料相匹配，選用的摻雜源可以實(shí)現(xiàn)較高的摻雜，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的0.01至1.5V的電壓調(diào)節(jié)。另外，本專(zhuān)利技術(shù)還可在歐姆接觸層和上電極之間設(shè)置ΙΤ0層。ΙΤ0材料具備良好的導(dǎo)電及透光性能，厚度在1000至5000A的范圍內(nèi)，透過(guò)率可以達(dá)到90%以上，可以作為增透膜提高透過(guò)率。另外，ΙΤ0的電導(dǎo)率接近金屬，有良好的電流擴(kuò)展功能。因此，ΙΤ0在光電領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本專(zhuān)利技術(shù)另一目的是提出以上串聯(lián)PN結(jié)發(fā)光二極管的其制作方法。本專(zhuān)利技術(shù)包括以下步驟:1)在基板一側(cè)通過(guò)有機(jī)金屬氣相外延法依序生長(zhǎng)DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴(kuò)展層和歐姆接觸層； 2)制作上電極； 3 )在將基板減薄后，在基板的另一側(cè)制作下電極； 其特征在于:在電流擴(kuò)展層外延形在后，在電流擴(kuò)展層上制作串取的P型層和N型層。本專(zhuān)利技術(shù)先利用MOCVD在基板上生長(zhǎng)PiN結(jié)和串聯(lián)PN結(jié)，PiN結(jié)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，串聯(lián)PN的生長(zhǎng)將跟據(jù)電壓的需求，來(lái)對(duì)外延層的組分、摻雜和厚度進(jìn)行調(diào)整。芯片工藝主要采用正極性、反極性和同側(cè)電極的工藝。【附圖說(shuō)明】: 圖1為傳統(tǒng)的正極性L(fǎng)ED芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為傳統(tǒng)正極性ITO-LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的另一種結(jié)構(gòu)不意圖。各附圖標(biāo)記說(shuō)明: 101、201為上電極；102、202為歐姆接觸層；103、203為電流擴(kuò)展層；104、204為？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。【具體實(shí)施方式】: 圖1和圖2為典型的兩類(lèi)產(chǎn)品。圖1顯示了在GaAs基板108—側(cè)設(shè)置下電極109，在基板108另一側(cè)依次設(shè)置DBR層107、N限制層106、有源層105、P限制層104、電流擴(kuò)展層103、歐姆接觸層102和上電極101。圖2顯示了在GaAs基板208—側(cè)設(shè)置下電極209，在基板208另一側(cè)依次設(shè)置DBR層207、N限制層206、有源層205、P限制層204、電流擴(kuò)展層203、歐姆接觸層202、IT0層212和上電極201。圖1為發(fā)展最早的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖，目前主要應(yīng)用于數(shù)碼點(diǎn)陣，指示領(lǐng)域，圖2為ITO技術(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖，因其成本低和性能高的優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用比較廣泛，主要應(yīng)用于市內(nèi)顯示屏，并可取代圖1產(chǎn)品。本專(zhuān)利技術(shù)在量子阱(MQW PiN)的任意一側(cè)串聯(lián)可調(diào)節(jié)電壓的串聯(lián)PN結(jié)，實(shí)現(xiàn)四元系A(chǔ)lGaInP發(fā)光二極管的電壓可調(diào)節(jié)，與藍(lán)綠光的搭配更簡(jiǎn)單，并拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)施實(shí)例一: 如圖3示，在材料為GaAs的生長(zhǎng)基板108上通過(guò)有機(jī)金屬氣相外延法在基板108同一側(cè)依序生長(zhǎng) DBR 層 107(GaAs/AlGaAs);N 限制層 106(AlInP);有源層 105(AlxGa(1—χ)ΙηΡ);Ρ 限制層 104(Α1ΙηΡ);Ρ 型層 302(AlAs 或 AlGaAs 或 AlInP 或 GalnP，并符合:(AlxGa91—χ))ο.5Ιηο.5Ρ，其中，X為O或I。)，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 (AlAs或AlGaAs或Al InP或GaInP，并符合:(AlxGa91-x) )Q.5InQ.5P，其中，x為O或I。)，該層的摻雜劑可選擇Si或Te，摻雜濃度范圍lel7至lel9;電流擴(kuò)展層103(GaP或(AlxGa(1-x))().5In().5P);歐姆接觸層102( InxGa(1-x)As或GaP)，形成完整的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)。芯片工藝制作:選用215和511溶液清洗，利用電子束蒸發(fā)和熱蒸發(fā)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(xiàn)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(jīng)過(guò)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(jīng)研磨，將GaAs的生長(zhǎng)基板108減薄至160?190微米內(nèi)，選用215溶液清洗后，利用熱蒸發(fā)的方式，在GaAs的生長(zhǎng)基板108表面蒸鍍金屬電極109，金屬選用AuGe，厚度500至2000埃。通過(guò)以上流程制作出圖3的產(chǎn)品，該產(chǎn)品為反極性L(fǎng)ED芯片。實(shí)施實(shí)例二: 如圖4所示，在材料為GaAs的生長(zhǎng)基板208上通過(guò)有機(jī)金屬氣相外延法在基板208同一側(cè)依序生長(zhǎng)DBR層207(GaAs/AlGaAs) ;N限制層206(Α1ΙηΡ);有源層MQW105(AlxGa(1—x)InP) ;P限制層204(AlInP);P型層402 (AlAs或AlGaAs或AlInP或GaInP，并符合:(AlxGa91—x))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401 (AlAs或AlGaAs或AlInP或 GalnP，并符合:(AlxGa91—x))0.5In0本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種串聯(lián)PN結(jié)發(fā)光二極管，包括在基板一側(cè)設(shè)置下電極，在基板另一側(cè)依次設(shè)置DBR層、N限制層、有源層、P限制層、電流擴(kuò)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(kuò)展層之間設(shè)置相互串聯(lián)的P型層和N型層。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊凱，徐洲，何勝，李波，李俊承，李洪雨，林鴻亮，張雙翔，張永，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：揚(yáng)州乾照光電有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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