一種表面增透發光二極體的製作方法
2023-05-30 19:16:46 1
專利名稱：一種表面增透發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有表面增透膜的發光二極體。
背景技術：
發光二極體已被用於顯示、裝飾、通訊等廣泛的經濟生活中。通過採用不同的半導體材料和結構，發光二極體能夠覆蓋從紫外到紅外的全色範圍，並使其發光效率和亮度不斷提高。發光二極體的常規結構包括一個基板，第一種導電性載流子注入限制層，控制發光波長的活化層，第二種導電性和載流子注入限制層，以及電流擴展層。對於不透明的基板，為避免光被不透明的基板吸收，常在基板及第一種導電性載流子注入限制層之間，插入布拉格反射層，將輻射光反射到發光表面方向。電流擴展層採用透光性較好的導電性材料，避免光的吸收，同時達到電流擴展的目的。如鋁鎵銦磷系列發光二極體採用磷化鎵作為擴展層。
由於半導體材料具有較高的折射率，如常用作鋁鎵銦磷發光二極體窗口層的磷化鎵材料在633nm時折射率為3.32。從而在垂直出射到空氣中時有29％的光被反射回來，即使使用環氧樹脂封裝，反射率仍有14.3。為進一步減少光反射，在晶片工藝中用電子束蒸發臺或CVD方法將光學增透膜長到發光二極體表面。這種方法通常採用二氧化矽或氮化矽作為增透膜。但這種過程將增加工藝複雜性，減少工藝可控性和可成品率，從而增加產品成本。
發明內容
本發明旨在提出一種表面增透發光二極體，以實現增透的效果。
本發明提出的一種表面增透發光二極體，其特徵是在常規結構的窗口層上有一層或多層在外延過程中生長的表面增透層，經過化學腐蝕及氧化後形成一層或多層二氧化三鋁表面增透薄膜。
在表面增透層的上方可有保護層，表面增透層可為鋁鎵砷層或砷化鋁層，保護層可為砷化鎵層或鎵銦磷層，採用金屬有機源化學氣象沉積(MOCVD)方法在發光二極體外延生長時一次性完成增透膜結構的生長。
由於本發明採用在金屬有機源化學氣象沉積(MOCVD)外延生長中一次性完成增透膜結構或初始結構(如鋁鎵砷或砷化鋁)的生長，經過化學腐蝕及氧化後形成三氧化二鋁表面增透膜，同時三氧化二鋁可作為電流阻擋層，進一步改善電流擴展效果。光學膜要求其厚度控制到1/4波長，而MOCVD能夠輕易地將厚度控制到(埃)的精度，較用電子束蒸發或CVD方法有更好精度，同時由於鋁鎵砷(或砷化鋁)可用化學腐蝕方法直接去除，避免了使用幹法刻蝕電子束蒸發或CVD生長的增透膜的繁鎖工藝。這樣形成的有表面增透薄膜的發光二極體，其光的反射率更小，增透效果更顯著。
四
圖1，發光二極體常規結構圖；圖2，本發明實施例的二極體外延生長結構圖；
圖3，為製備本發明發光二極體的工藝路線；(其中圖3之(1)(2)(3)(4)為四個製作工藝步驟的分解圖)其中1發光二極體，2表面增透層，3保護層，4電極區域，5氧化後形成的三氧化二鋁增透薄膜，6電極圖4為計算的有無表面增透層的表面反射率比較曲線圖。
五具體實施例方式以下結合附圖對本發明實施例作進一步說明。
圖1發光二極體常規結構，圖2為本發明二極體的一種外延生長結構。本發明的結構與常規結構的典型差別在於窗口層上有一在外延過程中生長的表面增透層，在此例中為AlxGa1-xAs(x＝80％)，其厚度將滿足在氧化後具有增透效果，如對625紅色發光二極體，厚度為1200埃。除圖2結構，亦可在鋁鎵砷表面覆蓋砷化鎵或鎵銦磷等不易氧化的保護層(如圖3(1)，3(2))。
圖3為製備本發明發光二極體的工藝路線(a)如圖3(1)，為本發明的外延結構，即在常規發光二極體1上外延生長了表面增透層2及保護層3；(b)如圖3(2)，用化學腐蝕方法(採用氨水和雙氧水混合溶劑)去除電極區域4上的表面增透層2及保護層3；(c)如圖3(3)去除保護層3、氧化增透層2(鋁鎵砷)從而形成三氧化二鋁增透膜5；(d)如圖3(4)，製作電極6。
參照圖4，縱軸為反射率，橫軸為光入射角，計算假設光從磷化鎵擴展層射往環氧樹脂，虛線為無表面增透層情況，實線為有表面增透情況。S，P為兩個光的偏振方向，Sn，Pn為有表面增透層光的偏振方向，有表面面增透層光的反射率小了5％--10％，如出射到空氣，增透效果將更顯著。
本發明採用在金屬有機源化學氣象沉積(MOCVD)外延生長中一次性完成增透膜結構或初始結構(如鋁鎵砷或砷化鋁)的生長，經過化學腐蝕及氧化後形成三氧化二鋁表面增透膜，同時三氧化二鋁可作為電流阻擋層。由於MOCVD能夠輕易地將厚度控制到(埃)的精度，較用電子束蒸發或CVD方法有更好精度，同時由於鋁鎵砷(或砷化鋁)可用化學腐蝕方法直接去除，避免了使用幹法刻蝕電子束蒸發或CVD生長的增透膜的繁鎖工藝。這樣形成的有表面增透薄膜的發光二極體，其光的反射率更小，增透效果更顯著。
權利要求
1一種表面增透發光二極體，其特徵在於是在常規結構的窗口層上有一層或多層在外延過程中生長的表面增透層，經過化學腐蝕及氧化後形成一層或多層二氧化三鋁表面增透薄膜。
2根據權利要求1所述的一種表面增透發光二極體，其特徵是在表面增透層的上方可有保護層。
3根據權利要求1所述的一種表面增透發光二極體，其特徵是表面增透層可為鋁鎵砷層或砷化鋁層，保護層可為砷化鎵層或鎵銦磷層。
4根據權利要求1所述的一種表面增透發光二極體，其特徵是採用金屬有機源化學氣象沉積(MOCVD)方法在發光二極體外延生長時一次性完成增透膜結構的生長。
全文摘要
本發明公開了一種表面增透發光二極體，其特徵是在常規結構的窗口層上有一層或多層在外延過程中生長的表面增透層，經過化學腐蝕及氧化後形成一層或多層二氧化三鋁表面增透薄膜；在表面增透層的上方可有保護層，表面增透層可為鋁鎵砷層或砷化鋁層，保護層可為砷化鎵層或鎵銦磷層，採用金屬有機源化學氣象沉積(MOCVD)方法在發光二極體外延生長時一次性完成增透膜結構的生長；這樣形成的有表面增透薄膜的發光二極體，其光的反射率更小，增透效果更顯著。
文檔編號H01L33/00GK1581518SQ0313895
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月1日 優先權日2003年8月1日
發明者何曉光, 黃尊祥 申請人:廈門三安電子有限公司