分散式n面欧姆接触的反极性AlGaInP发光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种η面欧姆接触的反极性AlGaInP发光二极管结构，属于发光二极管制造技术领域。
【背景技术】
[0002]上世纪50年代，在IBM Thomas J.Watson Research Center为代表的诸多知名研宄机构的努力下，以GaAs为代表的II1-V族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术的出现，使得高质量的II1- V族半导体的生长突破了技术势皇，各种波长的半导体发光二极管器件相继涌入市场。由于半导体发光二极管相对于目前的发光器件具有理论效率高、寿命长、抗力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。但是由于II1- V族半导体的折射率普遍较高(GaP:3.2,GaN:2.4)，这就导致LED的发光区域发出的光线在经芯片表面出射到空气中时受制于界面全反射现象，只有极少部分的光可以出射到器件外部(GaP约为2.4%，GaN约为4%)。界面全反射现象导致LED的外量子效率低下，是制约LED替代现有照明器件的主要原因。
[0003]1969 年 Nuese 等人在 J.Electrochem Soc.: Solid State Sc1.(116) 212 发表了利用环氧树脂封装LED芯片的方法，将红光GaAs基LED的外量子效率提高了 1_2倍。在GaAs材料与空气之间加入一层折射率为1.5的环氧树脂可以有效增大全反射临界角度，使得更多的光线可以出射到LED器件外部。但是此方法对于外量子效率的提高有限，并且多引入了一层界面亦会导致界面菲涅尔损耗，同时树脂材料的辐照老化也会导致光提取效率下降。
[0004]1993年，Schnitzer等人在Appl.Phys.Lett.(63) 2174首先提出利用刻蚀的方法对半导体材料出光表面进行粗化从而提高LED芯片的外量子效率的方法，得到了 50%的光提取效率。表面粗化提高LED芯片光引出效率的原理是利用LED出光表面的凹凸结构，将全反射角度的光线散射出或者引导出芯片，从而增加可以出射到LED外部的光线比例。此后，Windisch在 IEEE Trans.Electron Dev.(47) 1492 以及 Appl.Phys.Lett.(74) 2256 等期刊报道了类似的方法对LED出光表面进行粗化。利用刻蚀的方法对LED出光表面进行粗化的不足之处在于:(I)刻蚀对于半导体材料的载流子输运性质具有很大的破坏性，使得LED的电学性能明显降低；(2)刻蚀设备的购置及使用成本异常高昂，使得LED的成本大幅度上升；(3)利用刻蚀对LED出光表面进行粗化的形貌及尺寸没有办法进行控制和优化。(4)加工时间较长，生产效率较低。
[0005]Plauger在J.Electrochem.Soc.(121) 1974发表文章，报道了利用电化学的方法，对GaP材料进行有效的腐蚀。此方法对LED出光表面进行粗化的不足在于:(I)需要外加电压来进行辅助，额外引入了电极制备的工艺；(2)得到的腐蚀结构不利于LED的光提取。
[0006]CN101656284提供一种《利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法》，该方法包括以下步骤:(I)按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在衬底上依次外延生长N型接触层、多量子阱有源区和P型接触层，衬底为GaAs材料；(2)在外延生长的P型接触层上用电子束溅射一层厚260nm的ITO薄膜；(3)将覆盖有ITO的外延片浸入浓盐酸中lmin，腐蚀掉部分ΙΤ0，残留的为颗粒状的ITO ; (4)用残留的ITO颗粒作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(5)用浓盐酸腐蚀掉残留的ΙΤ0。此方法需要两次蒸镀ITO电流扩展层，成本较正常LED工艺明显提高。此外，亦没有避免ICP刻蚀工艺对于LED器件的电学性能的破坏。并且此方法需要使用浓盐酸，由于浓盐酸具有强腐蚀性及强挥发性，可能会对其他精密设备及操作人员造成一定损害。
[0007]CN101656285公开的《利用PS球作模板制作发光二极管粗化表面的方法》，该方法包括步骤:(I)按常规外延生长外延片；(2)在外延生长的P型接触层上铺设一层由PS球紧密排布组成的单层膜；(3)以硅酸四乙酯、金属的氯化物或硝酸盐为前躯体，将前躯体、乙醇和水混合后填充在单层膜的PS球与P型接触层之间的间隙中，室温静置并加热分解为相应的氧化物；(4)将外延片置于二氯甲烷中，用二氯甲烷溶解去除掉PS球，在PS球与P型接触层之间的间隙中形成的氧化物按碗状周期排列结构保留在P型接触层上；(5)用形成的氧化物作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(6)腐蚀掉残留的氧化物。此方法需要利用PS微球作为掩膜，步骤繁琐，成本较高且难以保证获得较大面积的均匀粗化结构。
[0008]CN102148324B公开的《一种带有衬底聚光反射镜的LED芯片及其制作方法》，包括芯片上表面和芯片下表面，所述芯片下表面上设有具有对入射光反射后起到会聚作用的聚光反射镜阵列，其制作方法是通过金刚石切割刀或激光切割在芯片下表面进行切割制成纵横交错的切割道，相邻交叉的切割道之间形成聚光反射镜，若干个聚光反射镜组成聚光反射镜阵列，或是通过光刻在芯片下表面上制作若干个圆形保护膜，然后采用磷酸系列的混合腐蚀液或等离子体刻蚀设备对芯片下表面上圆形保护膜以外的区域进行刻蚀，由此制作出聚光反射镜阵列。该方法仅适于在透明衬底LED芯片中应用。
[0009]CN202423369U公开的《发光二极管芯片》，包括:衬底、依次叠置形成于衬底的顶面上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、透明导电层、P电极以及N电极，N电极形成于N型半导体层被刻蚀区域的顶面上；还包括第一 DBR层和第二 DBR层，第一 DBR层形成于正对P电极贯通透明导电层的凹陷区域内，第一 DBR层的底面形成于P型半导体层的顶面上；衬底的底面形成有第二 DBR层。该结构仅适用于具有透明衬底的GaN基LED器件，对于衬底不透光的AlGaInP基LED芯片不适用。
【发明内容】
[0010]针对现有发光二极管的结构存在的不足，本发明提供一种分散式η面欧姆接触的反极性AlGaInP发光二极管结构，目的在于减少窗口层顶部的GaAs接触层遮挡与光吸收，释放η型欧姆接触金属与η电极加厚金属层之间的应力，提高LED芯片的光提取效率与电极牢固程度。
[0011]本发明的分散式η面欧姆接触的反极性AlGaInP发光二极管，采用如下技术方案:
[0012]该发光二极管，由底部至顶部依次为P电极、衬底、键合层、反射镜层、绝缘层、P型电流扩展层、P型半导体层、有源发光区、η型半导体层、η型窗口层、η型GaAs接触层、η型欧姆接触金属、η电极加厚金属层和η焊盘，反射镜层通过绝缘层开孔与P型电流扩展层接触，η型GaAs接触层在η型窗口层上呈现分散排列，每个单体η型GaAs接触层表面设置一个η型欧姆接触金属，η电极加厚金属层设置在η型窗口层表面并覆盖于η型欧姆接触金属之上。
[0013]所述P电极制备在衬底背面，可以选用Au、Ge、N1、T1、Cr、Al、Ag、Cu、Be、Pd和Pt中的一种或多种材料任意比例的组合，厚度为0.5 μ m-?ο μ mo
[0014]所述衬底选用S1、GaAs, A1203、GaP, InP, SiC、Cu、Mo 或 Al 材料；厚度为20 μ m-300 μ m ；
[0015]所述键合层选用Au、In、Sn、T1、Pt、Al、Cr材料中的单一材料或多个材料的组合，厚度为 0.2 μηι-10 μπ?ο
[0016]所述反射镜层选用Au、Ge、N1、T1、Al、Ag、Cu、Cr、Be、Pd和Pt中的一种或多种材料任意比例的组合，具体选用兼顾与电流扩展层的欧姆接触，厚度为0.1 μ m-?ο μ mo
[0017]所述绝缘层选用3102、5“队、1102或41 203等绝缘材料，厚度为0.14111-5 4111，开孔孔径为 0.5 μπι-50 μπι。
[0018]所述ρ 型电流扩展层是 ρ-GaP、ρ-ΑΙΙηΡ、p-GalnP、p-GaAs、p-AlAS、p-AlGaAs、P-AlAsP 或 p-AlGalnP 材料，p 型掺杂的浓度为 I X 118CnT3-1 X 1021cnT3，厚度为
0.1 μ??-10 μ?? ；M0CVD 技术制备。
[0019]所述ρ 型半导体层是 ρ-GaP > p-ΑΙΙηΡ、p-GalnP、p-GaAs、p-AlAS、p-AlGaAs、P-AlAsP 或 p-AlGalnP 材料，ρ 型掺杂的浓度为 I X 117CnT3-1 X 1021cnT3，厚度为
0.1 μ m_10 μ m。
[0020]所述有源区是多量子阱或多异质结结构，可使用AllnP、GaInP, AlGaInP, GaAs,InGaAs、AlGaAs、AlAsP和GaAsP的中的一种或多种材料任意比例的组合。
[0021]所述η