[发明专利]GaAs基发光二极管芯片及其制造方法

说明书

本公开提供了一种GaAs基发光二极管芯片及其制造方法，涉及半导体技术领域。GaAs基发光二极管芯片包括GaAs衬底以及外延层，外延层中的粗化层的与欧姆接触层接触的一面为粗化面，粗化面上除欧姆接触层的设置区域之外的区域为粗化区域，粗化区域上形成有粗化结构；GaAs基发光二极管芯片还包括透明导电层，透明导电层铺设在粗化区域和欧姆接触层上，且透明导电层位于欧姆接触层和P型电极之间，透明导电层为掺钨的氧化铟层。此时，可以得到出光效率好、输出功率强的红外LED芯片器件。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaAs基发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

四元系发光二极管(英文：Light Emiting Diode，简称：LED)芯片由于具有发光效率高、颜色范围广、耗电量少、寿命长、单色发光、反应速度快、耐冲击、体积小等优点而被广泛应用于各种指示、显示装置上。其中小尺寸的微发光二极管LED(Micro-LED)已成为近两年来具有相当发展前景的技术，在汽车、可穿戴设备、军事应用、生物传感器、光学生物芯片、微型集成全色系列显示器(集成红、绿、蓝色三种颜色波段)领域极具潜在应用价值。

随着多年的技术研究开发，GaAs基红光LED的外延、芯片技术非常成熟。外延技术是通过金属有机化学气相沉积，在GaAs衬底上生长N型半导体、有源层、P型半导体层等外延层的技术。外延层可以与GaAs衬底精准匹配，位错少，内量子效率超过95％。但是GaAs能隙比较小，对于有源层层发出的光线具有吸收作用，因此限制了LED的光提取性能。

发明内容

本公开实施例提供了一种GaAs基发光二极管芯片及其制造方法，可以得到出光效率好、输出功率强的红外LED芯片器件。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种GaAs基发光二极管芯片，所述GaAs基发光二极管芯片包括GaAs衬底以及外延层，所述外延层包括依次层叠设置在所述GaAs衬底的上表面上的N型扩展层、第一N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、第一P型限制层、P型扩展层、粗化层和欧姆接触层，所述欧姆接触层上设有P型电极，所述GaAs衬底的下表面上设有N型电极，

所述粗化层的与所述欧姆接触层接触的一面为粗化面，所述粗化面上除所述欧姆接触层的设置区域之外的区域为粗化区域，所述粗化区域上形成有粗化结构；

所述GaAs基发光二极管芯片还包括透明导电层，所述透明导电层铺设在所述粗化区域和所述欧姆接触层上，且所述透明导电层位于所述欧姆接触层和所述P型电极之间，所述透明导电层为掺钨的氧化铟层。

可选地，所述欧姆接触层为GaP层，所述粗化层为AlGaAs层，所述GaAs基发光二极管芯片还包括设置在所述粗化层和所述欧姆接触层之间的过渡层，所述过渡层为GaInP层；

所述过渡层在所述粗化层上的正投影与所述欧姆接触层在所述粗化层上的正投影重合。

可选地，所述GaAs基发光二极管芯片还包括第二N型限制层和第二P型限制层；

所述第二N型限制层位于所述N型波导层和所述有源层之间，所述第二P型限制层位于所述P型波导层和所述有源层之间；

所述第二N型限制层为N型AlGaAs层，所述第二P型限制层为P型AlGaAs层。

可选地，所述GaAs衬底的下表面上除所述N型电极设置区域之外的其它区域为粗化区域。

可选地，所述GaAs衬底的下表面上的所述N型电极呈图形化分布。

可选地，所述GaAs衬底和外延层的外周壁均形成有粗化结构。

另一方面，提供了一种发光二极管芯片的制造方法，所述制造方法包括：