[发明专利]一种垂直结构AlGaInP基发光二极管及其制造方法

说明书

一种垂直结构AlGaInP基发光二极管及其制造方法，属于光电子技术领域，在衬底正面依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、粗化层，在部分粗化层上设置欧姆接触层，在欧姆接触层上设置正电极；特点是述粗化层设置有若干沟槽，在沟槽的底面和侧面分别设置粗化的表面。本发明通过在粗化层设置沟槽，并在沟槽的底面和侧面分别设置粗化的表面，大大提高了粗化层的粗化面积，使外量子效应得以大幅提高，而且粗化层蚀刻出的沟槽不影响电流的横向扩展，故而实现了提高光提取率的目的。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，特别涉及AlGaInP四元系发光二极管的制造技术领域。

背景技术

四元系 AlGaInP 是一种具有直接宽带隙的半导体材料，已广泛应用于多种光电子器件的制备。由于材料发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的可见光高亮度发光二极管受到广泛关注。四元系 AlGaInP红光高亮度发光二极管已大量用于户外显示、交通灯、汽车灯等许多方面。

由于GaAs 衬底晶格匹配的 AlGaInP 基材料LED 具有节能、寿命长、体积小、低电压和环保等优点，所以它将引发照明产业的革命。通过调整Al、Ga的浓度比，禁带宽度可以被调节至1.9～2.3eV之间变化，另一方面，AlGaInP基的发光二极管的波长范围几乎覆盖了550～650nm的范围，因此可以被用于红、橙和黄绿的发光二极管的制造。由于AlGaInP 基材料的折射率与空气的折射率相差很大，出光角度很小，同时又大于用于封装的材料如环氧树脂、硅胶（n ≈ 1.5），因此根据光的全反射定律可知，绝大部分光被全反射回LED 器件内部，这使得AlGaInP 基 LED 的出光效率很低。采用粗化技术，通过对出光面进行粗化，可以有效提高LED 的发光效率，事实证明，出光面的粗化面积越大，越有利于光的提取。

文献【IEEE Photonic. Technol. Lett., Vol.16, No.3, 750-752, (2004)】指出，对GaN LED 侧壁形成半圆形周期性图案，可以有效提高出光效率。

文献【Appl. Phys. Lett., Vol.63, No.16, 2174-2176, (1993)】指出，LED 表面的粗化能提高GaAs LED的外量子效应。

文献【J. Appl. Phys., vol. 93, pp. 9383–9385, 2003.】指出，对InGaN基LED通过表面的微粗化，可以有效提高出光率和改善光电性能。

在上述方法中，通过表面粗化来提高 LED 出光效率的方法已被业界广泛采用，成为 LED 行业的一种惯用技术。在 AlGaInP 基 LED 中，现有技术主要是对外延层表面和侧壁进行粗化。在中国专利申请号为 201310108349.2的文件中提出采用光刻制备掩膜图形，再利用湿法腐蚀 在 AlGaInP LED 侧壁形成周期性图形的方法。在中国专利号为201510653644.5的文件中提出了采用湿法腐蚀的方法对各颗 LED芯片外延层的四周蚀刻出至少达到 p-GaP 窗口层的切割道，再对外延层的表面和侧壁作粗化处理，以使外延层表面和侧壁都是呈粗化状的方法。

以上现有技术方法仅是LED芯片的表面上进行粗化，粗化前的表面为水平的LED粗化层，粗化后形成的粗糙不平的水平面，得到的粗化面积还是有限，所以对提高光的提取率的贡献不大，并不能达到理想的效果。

发明内容

本发明目的是提出一种可进一步增加粗化面积，提高光提取率的垂直结构AlGaInP基发光二极管。

本发明包括设置在衬底背面的背电极，在衬底正面依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、粗化层，在部分粗化层上设置欧姆接触层，在欧姆接触层上设置正电极；其特征在于所述粗化层设置有若干沟槽，在沟槽的底面和侧面分别设置粗化的表面。