基於GaAs襯底的AlGaInP四元三端電極發光管的製作方法
2023-05-01 05:07:36 2
專利名稱：基於GaAs襯底的AlGaInP四元三端電極發光管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於GaAs襯底的AlGalnP四元發光管，屬於光電子器件技術領域。
背景技術：
傳統的AlGalnP四元發光二極體，因其基底GaAs具有良好的導電性，管芯常採用雙面上 下電極結構。如CN1719677公開的一種《鋁銦磷或鋁鎵銦磷材料大功率半導體雷射器》，包括 一襯底； 一緩衝層，該緩衝層製作在襯底上； 一下包層，該下包層製作在緩衝層上； 一下波 導層，該下波導層製作在下包層上，起到光場限制作用； 一有源區，該有源區製作在下波導 層上，該有源區為發光區； 一上波導層，該上波導層製作在有源區上，起到光場限制作用； 一上包層，該上包層製作在上波導層上；一P型鎵銦磷層，該P型鎵銦磷層製作在上包層上; 一P型鎵砷歐姆接觸層，該P型鎵砷歐姆接觸層製作在P型鎵銦磷層上；一P面電極，該P 面電極製作在P型鎵砷歐姆接觸層上；一N面電極，該N面電極製作在襯底的下面。
隨著LED在照明和全彩顯示屏方面的廣泛應用，不僅對LED管芯的性能指標要求越來越 高，同時封裝工藝對發光二極體管芯的結構也提出更高的標準。
當前，AlGalnP四元LED管芯應用在顯示屏上，其基底GaAs上的金屬層通過銀漿粘接到 封裝底座金屬上，成為LED管芯的一個連接電極。這樣要求固定LED管芯的銀漿導電性很好， 但是，由於銀漿的熱膨脹係數與半導體GaAs襯底的熱膨脹係數差別巨大，封裝好的發光管在 隨後的應用中經常經歷高溫焊接，如回流焊接、波峰焊接等，焊接溫度的變化會由於熱膨脹 吸收不同而導致管芯粘接不牢，出現發光管死燈現象；同時發光管在戶外使用，氣溫變化也 會導致發光管死燈，這種死燈現象嚴重影響發光管在顯示屏等方面的應用。
一個LED顯示屏是由LED矩陣塊(模組和LED燈)、電源、邊框、同步控制系統及 軟體等部分組成，在整個LED顯示屏中LED燈成本只佔到屏總成本的百分之幾，但燈的 性能與整個顯示屏屏顯效果息息相關。 一旦出現死燈或閃燈現象，不僅整個屏顯效果不 佳，而且對顯示屏廠商、封裝廠及LED晶片廠信譽產生連帶效應，後果不僅僅是幾個燈 不亮簡單問題。
LED本身具有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐衝擊和性能穩定 的優點，LED顯示屏顯示畫面色彩鮮豔，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用於 金融、稅務、工商、郵電、體育、廣告、廠礦企業、交通運輸、教育系統、車站、碼頭、 機場、商場、醫院、賓館、銀行、證券市場、建築市場、拍賣行、工業企業管理和其它 公共場所。LED顯示屏產業保持持續增長，同時對顯示屏用燈穩定性的要求也越來越高。
因此，提供一種發光管，在不增加實際應用成本前提下，儘量避免或杜絕顯示屏應 用中發光管閃燈或死燈現象，以提高整體產品的性價比，是當前光電產業發展的重要課 題之一。
發明內容
本發明針對現有的AlGalnP四元發光二極體在顯示屏上應用存在的問題，提供一種能夠 避免LED斷路或半斷路現象、產品的性價比高的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發 光管。本發明的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管，其管芯結構自上而下依次包括 GaP層、P型AlGalnP層、量子阱有源區、N型AlGalnP層、布拉格反射層、GaAs層和GaAs 襯底，在GaP層的上面設有P電極，在GaAs層上設有一個臺面，該檯面上蒸鍍有N電極，GaAs 襯底上設有基板N電極。
GaP層上均勻鍍有一層透明導電薄膜，以便於電流擴展和透光。
P電極上設有兩個向外延伸的支腿，目的是便於電流均勻分布。
N電極兩個外側面上均延伸出一腳，目的是便於電流均勻分布。
本發明在同一面設置P電極和N電極兩個電極以及在背面設置基板N電極，形成了具有 三端電極的發光管管芯結構，該管芯同面雙電極， 一正極一負極，在顯示屏上把固定輝接底 板和導通電源引線兩方面分開，同時背面電極也可以做電源電極，對LED在實際應用中起到 雙保險作用，同時又保證焊線端的質量，避免了焊接不牢引起的導線短路問題。在顯示屏上 應用時把固定焊接底板和導通電源引線兩方面分開，避免了因底座壓焊不牢引起燈斷路或半 斷路現象，同時也可對固定管芯在基板的焊料放寬要求，可以導電也可以絕緣；另一方面， 焊料導電可以引線，給發光管引線雙保險，提高可靠性。
圖1是本發明基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管的管芯結構示意圖。 圖2是管芯表面的兩個電極採用金絲球焊與封裝底座連接的示意圖。 圖3是本發明發光管表面電極的一種形狀及排布示意圖。 圖4是本發明發光管表面電極的另一種形狀及排布示意圖。 圖5是本發明發光管表面電極的第三種形狀及排布示意圖。
圖中1、 GaP層，2、 P型AlGalnP層，3、基板電極，4、量子阱有源區，5、 N型AlGalnP, 6、 BDR層，7、 GaAs層，8、 GaAs襯底，9、透明導電薄膜，10、 P電極，11、 N電極，12、 管芯，13、 P電極引線，14、 N電極引線，15、 LED支架。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管，其管芯結構自上 而下依次包括GaP層1、 P型AlGalnP層2、量子阱有源區4、 N型AlGalnP層5、布拉格(DBR) 反射層6、 GaAs層7和GaAs襯底8，在GaP層1的上面設有P電極10，在管芯的一側，自上 而下由GaP層1 一直刻蝕到GaAs層7，在GaAs層7上形成一個臺面，採用ICP幹法刻蝕和 溼法腐蝕(溴水氫溴酸配比溶液)相結合進行刻蝕，ICP幹法刻蝕由上層GaP層一直刻蝕到 GaAs層7，溼法刻蝕時通過一定濃度的溴水溶液漂去幹刻過程的不平損傷層，使得臺面平滑。 在GaAs層7的臺階上蒸鍍上N電極11。在減磨一定厚度的GaAs襯底8上蒸鍍基板電極3。 並在GaP層1上以電子束蒸發方式鍍上一層均勻的透明導電薄膜9。
本發明的AlGalnP四元發光管具有三端電極，與單面雙電極的LED不同，單面雙電極的 LED只是將N電極和P電極放在了發光二極體管芯的同一面上，而去掉了 GaAs襯底上的基板 N電極，只是方便了應用，沒有在產品質量方面起到作用。而本發明在同一面設置P電極和N 電極兩個電極以及在背面設置基板N電極，形成了具有三端電極的發光管管芯結構，對LED 在實際應用中起到雙保險作用，同時又保證焊線端的質量，避免了焊接不牢引起的導線短路 問題。
4如圖2所示，管芯12同一表面的P電極10和N電極11分別通過P電極引線13和N電 極引線14採用金絲球焊與LED支架15連接，避免了採用管芯粘接導致的死燈等問題發生， 徹底解決LED燈斷路或半斷路現象，同時背面基板N電極，可以做電源電極，對發光管在實 際應用中起到雙保險作用。
圖3給出了本發明發光管表面電極的一種形狀及排布示意圖。其中發光管的尺寸為9mi 1 ， 表面兩個電極P電極10和N電極11的尺寸為85um。
圖4給出了本發明發光管表面電極的另一種形狀及排布示意圖。其中發光管尺寸12mil， 表面兩個電極P電極10和N電極11的尺寸為100um， P電極10上設有兩個向外延伸的支腿， 兩個支腿呈90度夾角，目的是便於電流均勻分布。
圖5給出了本發明發光管表面電極的第三種形狀及排布示意圖。其中發光管的尺寸 ll*13rail,表面兩個電極P電極10和N電極11的尺寸為100um， P電極10上設有兩個向外 延伸的支腿，兩個支腿呈90度夾角；N電極11兩個外側面上均延伸出一腳，目的是便於電 流均勻分布。
權利要求
1.一種基於GaAs襯底的AlGaInP四元三端電極發光管，其管芯結構自上而下依次包括GaP層、P型AlGaInP層、量子阱有源區、N型AlGaInP層、布拉格反射層、GaAs層和GaAs襯底，其特徵是在GaP層的上面設有P電極，在GaAs層上設有一個臺面，該檯面上蒸鍍有N電極，GaAs襯底上設有基板N電極。
2. 根據權利要求l所述的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管，其特徵是所述 GaP層上均勻鍍有一層透明導電薄膜。
3. 根據權利要求l所述的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管，其特徵是所述P 電極上設有向外延伸的支腿。
4. 根據權利要求l所述的基於GaAs襯底的AlGalnP四元三端電極發光管，其特徵是所述N電極 兩個外側面上均延伸出一腳。
全文摘要
本發明提供了一種基於GaAs襯底的AlGaInP四元三端電極發光管，其管芯結構自上而下依次包括GaP層、P型AlGaInP層、量子阱有源區、N型AlGaInP層、布拉格反射層、GaAs層和GaAs襯底，在GaP層的上面設有P電極，在GaAs層上設有一個臺面，該檯面上蒸鍍有N電極，GaAs襯底上設有基板N電極。本發明在同一面設置P電極和N電極兩個電極以及在背面設置基板N電極，形成了具有三端電極的發光管管芯結構，該管芯同面雙電極，一正極一負極，在顯示屏上把固定焊接底板和導通電源引線兩方面分開，同時背面電極也可以做電源電極，對LED在實際應用中起到雙保險作用，同時又保證焊線端的質量，避免了焊接不牢引起的導線斷路問題。
文檔編號H01L33/00GK101587929SQ20091001589
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者劉存志, 偉 夏, 新 張, 璐 彭, 徐現剛, 李懿洲, 李樹強, 燕 沈, 趙霞炎, 鵬 鄭 申請人:山東華光光電子有限公司