[发明专利]一种新型芯片光源结构及其制备工艺

说明书

一种新型芯片光源结构，包括外延结构、N面电极层以及P面电极层；外延结构包括从下到上依次设置的钻石衬底、碳化硅过渡层、氮化铝过渡层、GaP缓冲层、GaP电流扩展和欧姆接触层、AlGaInP过渡和下限制层、发光层、AlGaInP上限制层以及窗口层；窗口层上设有N面电极层或P面电极层；GaP电流扩展和欧姆接触层上设有N面电极层或P面电极层；使用钻石衬底作为外延生长衬底，并使用碳化硅过渡层、氮化铝过渡层、磷化镓作为缓冲层，不存在衬底光吸收问题，可以抑制晶格失配和热膨胀系数失配导致的材料生长缺陷，大幅度提高光输出能力，减少了环境污染；同时，采用可模塑有机硅模粒成型工艺光色品质好、可靠性高、优化了工艺、降低成本。

技术领域

本发明涉及光电子领域，尤其是一种新型芯片光源结构及其制备工艺。

背景技术

不同颜色的发光二极管是由不同的材料体系制备的，对于黄色、橙色、红色光发光二极管，现在性能最好的是利用铝镓铟磷材料制备的，是在GaAs（砷化镓）衬底上生长的，其外延材料结构由下至上依次为GaAs衬底、GaAs缓冲层、n型铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P]下限制层、本征铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P] (x¹y)发光区（也叫有源区）、p型铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P]上限制层和p型GaP（磷化镓）电流扩展层。其工艺过程如下：

1.在GaAs衬底上外延生长一层GaAs缓冲层；

2.在GaAs缓冲层上生长与GaAs晶格匹配的n型铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P]下限制层；

3.在下限制层上生长本征的铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P](x¹y)发光区（也叫有源区）；

4. 在发光区上生长p型铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P]上限制层；

5. 在上限制层上生长p型GaP具有电流扩展和欧姆接触功能的顶层。

上述结构中由于GaAs衬底对可见光是吸收的，发光区产生的向下传播的光都被吸收，从而发光效率很低，通常小于10lm/W。为抑制上述问题，业界通常的做法是在GaAs缓冲层和下限制层之间增加可以将向下传输的光反射到上表面的所谓布拉格反射层（DBR反射层），其一般由不同组份的铝镓砷[Al_xGa_1-xAs/Al_yGa_1-yAs(x¹y)]或铝镓铟磷[(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P (x¹y)]材料制备。通过利用布拉格反射层（DBR反射层）结构，AlGaInP LED（铝镓铟磷发光二极管）发光效率提高到了15~20lm/W。