[发明专利]一种带有复合反射镜的AlGaInP红色发光二极管器件结构

说明书

本发明公开了一种带有复合反射镜的AlGaInP红色发光二极管器件结构，是常规AlGaInP红色发光二极管的反射镜层改成复合反射镜层，复合反射镜层分成反射区、电极和粘附区，反射区由介质层和反射金属组成，介质层的介质材料的折射率在1.0‑2.5之间，电极为金属，材料和接触的半导体材料有关，对p型GaP，电极的金属材料为Au或AuZn合金或二者的叠层，或者，电极的金属材料为Ag或NiAg叠层或TiAg叠层；对n型GaAs，电极的金属材料为Ni、Au和Ge三种金属的叠层或者两种或两种以上的合金；粘附区的粘附材料为Cr、Ti、Ni、Mg、Fe以及TiW中的一种。本发明具有能提高反射镜的反射率、器件的出光效率和电光转换效率、同时保证反射镜结构具有很好的粘附性和可靠性的优点。

技术领域

本发明涉及发光二极管，尤其是涉及一种带有复合反射镜的AlGaInP红色发光二极管器件结构。

背景技术

与GaAs衬底晶格匹配的AlGaInP基材料是一种直接带隙半导体，通过调整Al和Ga的比例，禁带宽度可在1.9eV至2.3eV之间变化。AlGaInP基LED的波长范围可以覆盖550nm～650nm，在RGB三基色显示屏、交通信号灯、汽车车灯等领域有着广泛的应用前景。

AlGaInP红色发光二极管的生长是以GaAs为衬底，在GaAs衬底上依次外延生长截止层、n型GaAs欧姆接触层、n型AlGaInP主层、有源层、p型GaP主层和p型GaP欧姆接触层。

GaAs衬底对红光有吸收作用，为提高器件光效，在制造器件时，在制造过程中需要在p型GaP欧姆接触层上先制备反射镜层、阻挡层和键合层，而后再将晶圆键合至永久基板上，将生长的GaAs衬底去除，并在n型AlGaInP主层上粗化，从n面出光。

在现有的AlGaInP红色发光二极管的反射镜层制备技术中，反射镜层为介质反射层和金属反射层双层结构。首先在p型GaP欧姆接触层上制备介质反射层，成分为SiO₂或MgF₂，厚度在60-200nm，通过蒸镀或者气相沉积方法制备，在介质反射层中开孔，使金属反射层和p型GaP欧姆接触层形成欧姆接触。为保证金属反射层和介质反射层的粘附力，金属反射层为Au或AuZn合金或二者的叠层组合，在AuZn合金中，Zn的比例为1%-10%。或者，金属反射层为Au，或AuBe或二者的线性组合，在AuBe合金中，Be的比例为1%-10%。金属反射层的厚度在50 nm-300 nm之间，制备方法为蒸镀或者溅射。而反射率更高的Ag或Ag基材料则由于和介质反射层的粘附力不够，未能得到采用，因此，牺牲了反射镜层的反射率和器件的出光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高反射镜的反射率、器件的出光效率和电光转换效率、同时保证反射镜结构具有很好的粘附性和可靠性的带有复合反射镜的AlGaInP红色发光二极管器件结构。

本发明的目的是这样实现的：

一种带有复合反射镜的AlGaInP红色发光二极管器件结构，由底部至顶部的结构依次为基板背面金属层、基板、基板侧键合层、外延侧键合层、阻挡层、复合反射镜层、p型GaP欧姆接触层、p型GaP主层、有源层、n型AlGaInP主层、n型GaAs欧姆接触层和n电极；或者：由底部至顶部的结构依次为基板背面金属层、基板、基板正面接触层、键合层、阻挡层、复合反射镜层、n型GaAs欧姆接触层、n型AlGaInP主层、有源层、p型AlGaInP主层、p型GaP粗化层和p电极，其特征在于：复合反射镜层分成反射区、电极和粘附区，其中：

反射区由介质层和反射金属组成，介质层的介质材料的折射率在1.0-2.5之间，介质材料为硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或镁的氟化物中的一种，厚度为10 nm-500 nm，制备方法为物理或化学气相方法沉积；反射金属为Ag、Ni和Ag叠层或者Ti和Ag叠层中的一种，Ag厚度为50-500 nm，Ni厚度为0.1 nm-10 nm，Ti厚度为0.1 nm-10 nm；