[发明专利]一种高亮度红外光发光二极管管芯的制备方法及二极管管芯

说明书

本发明涉及一种高亮度红外光发光二极管管芯的制备方法及二极管管芯，依次经过晶片减薄、欧姆接触层和电极层制作、电极图形制作、管芯切割、粗化得到由下向上依次为粘性膜、N面电极、GaAs衬底、外延层、欧姆接触层、P面电极；所述外延层由下至上包括N型GaAs、N型限制层、MQW量子阱层、P型限制层、P型GaAs、P型GaP接触层的二极管管芯，成本大大降低，亮度明显提高。

技术领域

本发明涉及一种高亮度红外光发光二极管管芯的制备方法及二极管管芯，属于半导体发光二极管制造技术领域。

背景技术

砷化镓是一种重要的半导体材料，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏，是一种典型的能够直接跃迁型能带结构材料，导带极小值与价带极大值均处于布里渊区中心，这使其具有较高的电光转换效率，是制备光电器件的优良材料。砷化镓材料与传统的硅半导体材料相比，具有电子迁移率高、禁带宽度大、直接带隙、消耗功率低等诸多优点，电子迁移率约为硅材料的5.7倍，所制作出的高频、高速、防辐射的高温器件，在多领域被应用，如无线通信、光纤通信、移动通信、GPS全球导航等，在LED、太阳能电池中的应用尤其广泛。砷化镓基红光发光二极管，近几年来发展迅猛，在显示屏、指示灯、信号显示、汽车、手机、背光源等领域均有较大使用。

砷化镓基红光发光二极管制作中的一个最为重要的参数之一为发光亮度，为了得到较高功率的亮度，LED前段制程寻找了各种各样的方法来提高其亮度。传统方法中，提高发光亮度其中途径之一是加大对光提取效率的方式来实现，一般通过如下方法。一种方法是，将芯片切割成截角倒金字塔形，从而改变射向侧壁的光线与侧壁法相之间的夹角，减少界面全反射，来提高出光效率。第二种方法是，采用光刻制备掩膜图形，再采用ICP干法刻蚀在LED侧壁形成半圆形的周期性图案，提高出光效率。第三种方法是，采用二维光子晶体将有源区发出的光耦合输出，从而提高出光效率。另外，对于砷化镓基红光LED而言，可以通过降低N面电极的面积降低光吸收来实现增加亮度的目的。

中国专利文件CN108231959A提出了一种背面电流阻挡层的LED芯片及制备方法，包括以下步骤：1)对外延层的背面减薄；2)在外延层的背面光刻出背面挖洞图形；3)制备出背面空洞；4)在整个外延层背面制备绝缘层；5)对外延层背面进行二次微减薄，背面空洞内的绝缘层作为背面电流阻挡层；6)在外延层的正面蒸镀金属；7)制备出正面电极；8)在外延层的背面蒸镀一层ITO；9)蒸镀背金、合金。该方法能够有效的提高电流扩展。提高LED芯片整体光电转换效率。但整个制作步骤较为繁琐，制作成本较高，电流扩展上效果较为有限，光效提高上提升幅度不大。

中国专利文件CN208835087U提出了一种利用导光孔增强发光的红外LED芯片，如下：公开了一种利用导光孔增强发光的红外LED芯片，包括p型电极、p型半导体层、发光层、n型半导体层和n型电极，所述p型电极、p型半导体层、发光层、n型半导体层和n型电极依次连接，所述p型半导体层和/或n型半导体层的表面设置有用于增大透光面积的导光孔。工作时，对所述红外LED芯片的电极输电，芯片内部发光层向外的发出红外光线，红外光线透过在LED红外芯片表面设置大量尺寸为红外光波长量级的导光孔，每个导光孔呈上部大小大于底部大小的形状设计，扩展了出光的面积，而且改变了光的折射方向，从而使透光效率明显提高。但是该种方法制作较为繁琐。