[发明专利]具有键合界面的发光器件

说明书

背景

技术领域

本发明涉及半导体发光器件，其具有掺杂的晶片键合界面和/或较少吸收的蚀刻停止层。

相关技术描述

发光二极管(LED)在需要低功耗、小尺寸和高可靠性的许多应用中作为光源而被广为接受。发射可见光谱的黄绿色到红色区域内的光的能量有效二极管包含由AlGaInP合金形成的有源层。图1和图2示出了常规透明衬底(TS)AlGaInP LED的制作。在图1中，在典型地为GaAs的半导体衬底10上生长诸如n-In_0.5Ga_0.5P层的蚀刻停止层12。在蚀刻停止层12上生长包括全部置于双异质结构配置中的下限制层、至少一个(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP有源层和上限制层的器件层14，之后是可选的厚(例如介于5μm与100μm之间厚)窗口层16，该窗口层16通常为通过气相外延生长的p型GaP。所述限制层由透明半导体制成并且增强了LED的内量子效率，该内量子效率定义为有源层内复合并且发射光的电子-空穴对的份额。同样为透明半导体的窗口层16增大了跨过有源层的电流的扩展，并且增强了二极管的内量子效率。发光区域可以包括单一的厚的均匀成分层或者一系列薄的阱和势垒。

GaAs优选为生长衬底，因为它与有利于形成发射可见光谱黄绿色到红色区域内的光的LED的成分中的y～0.5的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP晶格匹配。由于GaAs是吸收性的，因而它典型地被移除并且由透明衬底18代替，如图2所示。图1中示出的GaAs衬底10通过以比蚀刻停止层12快得多的速率蚀刻GaAs的蚀刻来移除。典型地为n型GaP的透明衬底18通常通过在施加单轴力的同时在升高的温度下对外延结构退火来晶片键合到该外延结构(图2中的蚀刻停止层12)的下表面。然后，使用适合用于p型外延GaP阳极和n型晶片键合GaP阴极的常规的金属接触和芯片制造技术从键合的晶片加工LED芯片。

发明内容

在本发明的一些实施例中，透明衬底AlInGaP器件包括与常规蚀刻停止层相比可以吸收较少的蚀刻停止层。在本发明的一些实施例中，透明衬底AlInGaP器件包括键合界面，该界面可以被配置成与常规键合界面相比给出更低的正向电压。降低器件中的吸收和/或正向电压可以提高该器件的效率。

在一些实施例中，发光器件包括第一半导体结构和第二半导体结构，第一半导体结构包括设置在n型区域与p型区域之间的AlGaInP发光层。在设置于第一和第二半导体结构之间的界面处形成的键将第一半导体结构连接到第二半导体结构。界面处的至少一个半导体层被掺杂到至少2×10¹⁸cm^-3的浓度。增大键合界面处的掺杂剂浓度可以降低器件的正向电压。

在一些实施例中，通过在GaAs衬底上生长第一半导体结构形成发光器件。该第一半导体结构包括厚度小于的蚀刻停止层以及设置在n型区域与p型区域之间的AlGaInP发光层。移除GaAs衬底，然后将第一半导体结构键合到第二半导体结构。蚀刻停止层可以是InGaP或AlGaInP，并且可以与或不与GaAs晶格匹配。减小蚀刻停止层的厚度和/或改变蚀刻停止层的带隙可以降低通过蚀刻停止层的吸收。

附图说明

图1示出了生长在吸收衬底上的现有技术AlGaInP LED器件结构。

图2示出了现有技术的透明衬底AlGaInP LED。

图3示出了具有与常规蚀刻停止层相比吸收较少的蚀刻停止层的透明衬底AlGaInP LED。

图4为Al、In、Ga和P的二元、三元和四元合金以及GaAs的能隙与晶格常数的函数关系的曲线图。

图5示出了具有改进的晶片键合界面的透明衬底AlGaInP LED。

图6为封装的发光器件的分解视图。

具体实施方式

希望的是最大化AlGaInP LED的电光转换效率(wall plugefficiency，WPE)，其定义为从器件提取的光与供应给该器件的电功率之比。本发明的实施例尝试通过改善外延器件结构与透明衬底之间键合界面的光学特性和/或电气特性来提高AlGaInP LED的电光转换效率。