[发明专利]超高亮度发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种发光二极管及其制备方法，更具体地是一种AlGaInP四元系高亮度发光二极管及其制作方法。

背景技术

近几年，AlGaInP四元系高亮度发光二极（light emitting diode, 简称LED）得到了广泛的应用，在各种显示系统、照明系统、汽车尾灯等领域起着越来越重要的作用。以（AlxGa11-x）_0.5InP材料作为有源区的LED具有较高的内量子效率。对于传统设计的LED来说，有很多因素限制它的外量子效率：内部的全反射、金属电极的阻挡、GaAs等半导体材料对光的吸收。这些LED生长在吸光衬底上，而最终有很大一部分光被衬底吸收。所以对于这种传统的LED结构而言，即使内部的光电转化效率很高，它的外量子效率也不会很高。当前有很多种方法来提高LED出光的提取效率，如加厚窗口层、表面粗化、透明衬底、倒金字塔结构等。

请参考附图1，现有AlInGaP四元系LED结构中，GaP外延层120为光逃脱窗口层，同时也作为电流扩散传导的电流扩散层，在金属镜面键合结构配合吸光式基板中，若n侧面为出光面，理论上GaP外延层120厚度越厚对光逃脱及电流传导帮助越大。但在实务上，光借由镜面反射的传导路径却是越短越好，避免光在传导过程中散射损失，但GaP外延层作为欧姆接触层，当其厚度较薄的情况下又会面临电性问题。

发明内容

  本发明提供了一种超高亮度发光二极管及其制备方法，其解决了上述AlInGaP四元系LED结构中亮度与电性难以同时兼顾的问题。

本发明解决前述问题的技术方案为：一种超高亮度发光二极管，包括：导电基板，其具有两个主表面；反射层，形成于所述导电基板的第一主表面上；p-GaP窗口层，形成于所述反射层之上，其厚度小于或等2um；p型限制层，形成于所述p-GaP窗口层之上；发光层，形成于所述p型限制层之上；n型限制层，形成于所述发光层之上；n电极，形成于所述n型限制层之上；p电极，形成于所述导电基板的第二主表面上。

优选地，所述导电基板的材料可选用Si、Ge或GaAs等半导体材料，可也选用Cu、Mo、W、CuW等金属。所述发光二极管还包括n电极和p电极，其中n电极形成于所述n型限制层之上，p电极形成于所述导电基板的背面；所述p型GaP窗口层为C元素掺杂以达到阻绝金属扩散效果，其掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3。

前述超高亮度发光二极管的制作方法，包括步骤：提供一生长衬底，在其上依次外延生长n型限制层、发光层和p型限制层，构成发光外延层；在发光外延层上沉积一p型GaP窗口层，其厚度小于或等于2um；在p型GaP窗口层上形成反射层；提供一基板，基板与反射层粘接；移除基板。

在上述制作方法中，还包括分别在n型限制层和基板背面上制作n、p电极。在本发明的优选实施例中，所述p型GaP窗口层为C元素掺杂，其掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3，可通过在p型GaP窗口层外延生长过程通过输入含C元素的物质引入C杂质，也可以在高浓度C掺杂的生长环境下，低温外延生长，从而获得结构性高浓度C掺杂GaP窗口层。

本发明公开的超高亮度发光二极，使用金属镜面键合结构搭配吸光式基板，以n 侧面为出光面，GaP窗口层很薄（小于2um），减少光散射损失。采用本发明获得的发光二极管，光型较为集中，特别适合指向性光源应用。进一步地在GaP窗口层中加入高浓度的C掺杂，达到阻绝金属扩散效果，可解决高温熔合后漏电问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1为传统AlInGaP四元系发光二极管的结构示意图，其窗口层的厚度大于5um。

图2为本发明所述的AlInGaP四元系发光二极管的结构示意图，其窗口层的厚度小于2um。

图中各标号表示：