一种红黄GaAs系LED芯片及其制备方法与流程

一种红黄gaas系led芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及芯片技术领域，特别涉及一种红黄gaas系led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.led镜面为红黄gaas系led正装反极性垂直结构产品中极为重要的一部工序，能够达到提升亮度的目的。在红黄gaas系led芯片mqw（量子阱）出光时，主要应用为正向光。然而，由于gaas材料有着较高的吸光特性，下方出光会被gaas吸收，无法反射回正面，因此无镜面层gaas系芯片出光主要为正向出光。
3.为提高出光效率，减少光吸收，红黄gaas产品产生了特有的正装反极性产品，其主要特点便是通过置换不同衬底在外延下方加入一组镜面结构，使mqw（量子阱）出光时下方光可以由镜面结构反射回正向，从而达到提高亮度的效果。目前红黄gaas系led通用的镜面结构主要为sio2作为介质层，au或ag作为镜面金属层，通过介质层和镜面金属层实现odr反射。
4.目前红黄gaas系led芯片外延进行置换衬底增加镜面与介质层形成odr结构，作为介质层的sio2不导电，虽然蚀刻出了cb孔作为欧姆接触通道，但仍会使芯片的整体电压升高。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种红黄gaas系led芯片及其制备方法，旨在解决现有技术中红黄gaas系led芯片外延进行置换衬底增加镜面与介质层形成odr结构，作为介质层的sio2不导电，虽然蚀刻出了cb孔作为欧姆接触通道，但仍会使芯片的整体电压升高的技术问题。
6.本发明的一方面在于提供一种红黄gaas系led芯片，所述led芯片包括：gaas衬底；外延层，设于所述gaas衬底的一侧表面；高掺gap层，包括第一gap层、第二gap层以及依次设于所述第一gap层与所述第二gap层之间的多个过渡gap层，所述第一gap层设于所述外延层上远离所述gaas衬底的一侧表面，所述第二gap层设于所述过渡gap层上远离所述第一gap层的一侧表面，所述第二gap层内注入有be离子；odr全反射层，包括反射介质层及镜面金属层，所述反射介质层及镜面金属层依次设于所述第二gap层上远离所述第一gap层的一侧表面。
7.根据上述技术方案的一方面，所述第一gap层的生长厚度与所述第二gap层的生长厚度相等。
8.根据上述技术方案的一方面，所述第一gap层的生长厚度与所述第二gap层的生长厚度均为5000
å
。
9.根据上述技术方案的一方面，所述第一gap层的碳掺杂浓度为3e
16
cm-3
，所述第二
gap层的碳掺杂浓度为3e
17
cm-3
。
10.根据上述技术方案的一方面，设于所述第一gap层与所述第二gap层之间的多个过渡gap层的碳掺杂溶度由所述第一gap层一侧向所述第二gap层一侧逐渐增加。
11.根据上述技术方案的一方面，多个所述过渡gap层的碳掺杂溶度由所述第一gap层一侧向所述第二gap层一侧以每3e1cm-3一台阶逐渐过渡，每一所述过渡gap层的生长厚度均为1000
ꢀå
。
12.根据上述技术方案的一方面，所述第二gap层为图形化的gap层。
13.根据上述技术方案的一方面，所述第二gap层上远离所述过渡gap层的一侧表面生长sio2或蒸镀有mgf2，以形成所述反射介质层；所述反射介质层上远离所述第二gap层的一侧表面蒸镀ito ag或ito au或au或al，以形成所述镜面金属层。
14.本发明的另一方面在于提供一种红黄gaas系led芯片的制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的红黄gaas系led芯片，所述制备方法包括：提供一gaas衬底；在所述gaas衬底的一侧表面生长一外延层；在所述外延层的一侧表面生长一高掺gap层，所述高掺gap层包括第一gap层、第二gap层以及依次设于所述第一gap层与所述第二gap层之间的多个过渡gap层，多个所述过渡gap层的掺杂溶度由所述第一gap层一侧向所述第二gap层一侧逐渐增加，并在所述第二gap层注入be离子；在所述第二gap层上制作一odr全反射层，所述odr全反射层包括反射介质层及镜面金属层，所述反射介质层及镜面金属层依次设于所述第二gap层上远离所述第一gap层的一侧表面。
15.根据上述技术方案的一方面，在所述方法中：在所述第二gap层注入be离子的步骤具体为：通过离子注入机在所述第二gap层内注入be离子；在通过离子注入机在所述第二gap层内注入be离子的步骤之后，所述方法还包括：通过光刻和湿法蚀刻制作得到图形化的掺入be离子的第二gap层。
16.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的红黄gaas系led芯片及其制备方法，有益效果在于：通过在高掺gap 层中使用离子注入方式注入be 离子,使得高掺gap层内电子含量极高，提高了外延片的导电率，并且高掺外延结构使得势垒极薄，配合不需退火的低温镜面，使电子可以直接穿透势垒达到欧姆接触效果，从而有利于降低芯片电压；并且通过图形化的高掺gap层配合sio2或mgf2得到一新型的反射介质层，该反射介质层替代了原有的sio2层，能够与镜面金属层配合形成odr全反射。因此，发明提供的红黄gaas系led芯片既能有效提高红黄gaas系led芯片的发光亮度，又能提高导电率以及降低芯片电压。
附图说明
17.图1为本发明第一实施例中红黄gaas系led芯片的结构示意图；图2为本发明第二实施例中红黄gaas系led芯片的制备方法的流程示意图；以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
19.实施例一请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种红黄gaas系led芯片，所述led芯片包括：gaas衬底10、外延层20、高掺gap层30以及odr全反射层。
20.其中，gaas衬底10是继si衬底10之后研究最深入、应用最广泛的一种新型半导体材料。它具有迁移率高、禁带宽度大、耐高温等特点。主要应用于高频通讯、无线网络及光电子领域，如led发光器、太阳能电池板等。其中，外延层20设于所述gaas衬底10的一侧表面，包括n层21、mqw22以及p层23。
21.高掺gap层30包括第一gap层31、第二gap层32以及依次设于所述第一gap层31与所述第二gap层32之间的多个过渡gap层，所述第一gap层31设于所述外延层20上远离所述gaas衬底10的一侧表面，所述第二gap层32设于所述过渡gap层上远离所述第一gap层31的一侧表面，所述第二gap层32内注入有be离子320；具体而言，第一gap层31与第二gap层32之间设有多个过渡gap层，在本实施例中，所述第一gap层31的生长厚度与所述第二gap层32的生长厚度相等，所述第一gap层31的生长厚度与所述第二gap层32的生长厚度均为5000
å
。所述第一gap层31的碳掺杂浓度为3e
16
cm-3
，所述第二gap层32的碳掺杂浓度为3e
17
cm-3
。
22.示例而非限定，设于所述第一gap层31与所述第二gap层32之间的多个过渡gap层的碳掺杂溶度由所述第一gap层31一侧向所述第二gap层32一侧逐渐增加。具体的，多个所述过渡gap层的碳掺杂溶度由所述第一gap层31一侧向所述第二gap层32一侧以每3e1cm-3
一台阶逐渐过渡，每一所述过渡gap层的生长厚度均为1000
å
。
23.另外，所述第二gap层32为图形化的gap层，通过在高掺的、图形化的第二gap层32中注入be离子320，使得高掺gap层30（包括第一gap层31、第二gap层32与过渡gap层）内的电子含量极高，并且高掺外延结构使得势垒极薄，配合不需退火的低温镜面，使电子可以直接穿透势垒达到欧姆接触效果，这将十分有利于降低芯片电压。
24.其中，odr全反射层包括反射介质层34及镜面金属层40，所述反射介质层34及镜面金属层40依次设于所述第二gap层32上远离所述第一gap层31的一侧表面。具体而言，通过在图形化的高掺gap层30配合sio2或mgf2所得到的反射介质层34，替代了原有的sio2层，与镜面金属层40形成odr全反射。
25.示例而非限定，所述第二gap层32上远离所述过渡gap层的一侧表面生长sio2，以形成所述反射介质层34；所述反射介质层34上远离所述第二gap层32的一侧表面蒸镀ito ag，以形成所述镜面金属层40。具体的，反射介质层34与镜面金属层40配合能够达到高反射率即可，而并非限定于本实施例中提供的反射介质材料与镜面金属材料。
26.在一些可行的实施例中，所述第二gap层32上远离所述过渡gap层的一侧表面蒸镀有mgf2，以形成所述反射介质层34；所述反射介质层34上远离所述第二gap层32的一侧表面蒸镀ito au，以形成所述镜面金属层40。
27.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的红黄gaas系led芯片，有益效果在于：
通过在高掺gap 层中使用离子注入方式注入be 离子,使得高掺gap层30内电子含量极高，提高了外延片的导电率，并且高掺外延结构使得势垒极薄，配合不需退火的低温镜面，使电子可以直接穿透势垒达到欧姆接触效果，从而有利于降低芯片电压；并且通过图形化的高掺gap层30配合sio2或mgf2得到一新型的反射介质层34，该反射介质层34替代了原有的sio2层，能够与镜面金属层40配合形成odr全反射。
28.因此，本实施例所示的红黄gaas系led芯片既能有效提高红黄gaas系led芯片的发光亮度，又能提高导电率以及降低芯片电压。
29.实施例二请参阅图2，本发明的第二实施例提供了一种红黄gaas系led芯片的制备方法，所述制备方法用于制备第一实施例当中所述的红黄gaas系led芯片，所述制备方法包括步骤s10-s40：步骤s10，提供一gaas衬底；步骤s20，在所述gaas衬底的一侧表面生长一外延层；步骤s30，在所述外延层的一侧表面生长一高掺gap层，所述高掺gap层包括第一gap层、第二gap层以及依次设于所述第一gap层与所述第二gap层之间的多个过渡gap层，多个所述过渡gap层的掺杂溶度由所述第一gap层一侧向所述第二gap层一侧逐渐增加，并在所述第二gap层注入be离子；步骤s40，在所述第二gap层上制作一odr全反射层，所述odr全反射层包括反射介质层及镜面金属层，所述反射介质层及镜面金属层依次设于所述第二gap层上远离所述第一gap层的一侧表面。
30.具体而言，本实施例当中所示的红黄gaas系led芯片的制备方法方法，包括：在gaas衬底层生长gaas作为缓冲层；在缓冲层上生长gainp作为截止层；在截止层上生长gaas作为n-接触层；在n-接触层上生长gainp作为n-过渡层；在n-过渡层上生长alxgainp作为n-电流扩展层；在n-电流扩展层上生长n-alinp提供电子；在n-alinp层上生长algainp作为n-阻挡层；在n-阻挡层上生长mqw量子阱作为发光层；在mqw量子阱上生长algainp作为p-阻挡层；在p-阻挡层上生长p-alinp提供空穴；在p-alinp上生长algainp作为过渡层；在过渡层上生长5000
å
碳掺杂3e
16
cm-3
的第一gap层，然后生长每3e1一个step过渡至3e
17
cm-3
的1000
å
的过渡gap层,接着继续生长5000
å
碳掺杂3e
17
cm-3
的第二gap层；使用离子注入机在第二gap层内注入be离子，然后通过光刻和湿法蚀刻制造出图形化的掺入be离子的高掺gap层；在图形化的高掺gap层的外延片上生长sio2或蒸镀mgf2，用来填平图形化gap层凹陷，以此结构作为反射介质层，并在反射介质层上蒸镀ito ag或ito au或au或al等作为镜面金属层。
31.具体而言，在所述第二gap层注入be离子的步骤具体为：通过离子注入机在所述第二gap层内注入be离子；在通过离子注入机在所述第二gap层内注入be离子的步骤之后，所述方法还包括：通过光刻和湿法蚀刻制作得到图形化的掺入be离子的第二gap层。
32.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的红黄gaas系led芯片的制备方法，有益效果在于：通过在高掺gap 层中使用离子注入方式注入be 离子,使得高掺gap层内电子含量极高，提高了外延片的导电率，并且高掺外延结构使得势垒极薄，配合不需退火的低温镜面，使电子可以直接穿透势垒达到欧姆接触效果，从而有利于降低芯片电压；并且通过图形化的高掺gap层配合sio2或mgf2得到一新型的反射介质层，该反射介质层替代了原有的sio2层，能够与镜面金属层配合形成odr全反射。
33.因此，通过本实施例所示的红黄gaas系led芯片的制备方法得到的红黄gaas系led芯片既能有效提高红黄gaas系led芯片的发光亮度，又能提高导电率以及降低芯片电压。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
ꢀ“
示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。