[实用新型]具有粗化电流扩展层的GaAs基LED芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种GaAs基LED(发光二极管)芯片，属于光电子技术领域。

背景技术

LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。

上世纪50年代，在IBM Thomas J.Watson Research Center为代表的诸多知名研究机构的努力下，以GaAs为代表的III–V族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术的出现，使得高质量的III–V族半导体的生长突破了技术壁垒，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效率高、寿命长、抗强力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。但是由于III–V族半导体的折射率普遍较高(GaP：3.2)，这就导致LED的发光区域发出的光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％)。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。

GaAs基LED芯片如何增加出光效率成为现阶段的主要研发方向，如果通过对外延层进行粗化，一般通过化学腐蚀实现，化学腐蚀存在腐蚀图形不稳定的问题，批量生产下会产生波动；如果采用ICP刻蚀法则受限设备，如何既能有效提升出光效率且能不影响电极及外延层成为现阶段研究的主要方向。

中国专利文献CN 105428485A公开的《GaP表面粗化的AlGaInP基LED及其制造方法》是直接将外延片浸入粗化液中，使裸露的p型GaP窗口层表面粗化，达到了湿法腐蚀粗化p型GaP窗口层表面的效果；沉积ITO膜作为电流扩展层。此方法是主要是对外延层上进行粗化，对于外延生长及外延层表面的要求较高，不易规模化生产。

现阶段大部分GaAs基LED芯片都是对外延层进行粗化，外延层粗化要求较高且不易形成较好的出射角度。

实用新型内容

针对现有GaAs基LED芯片存在的出光效率有待提高的问题，本实用新型提供一种出光效率高的具有粗化电流扩展层的GaAs基LED芯片。

本实用新型的具有粗化电流扩展层的GaAs基LED芯片，采用以下技术方案：

该GaAs基LED芯片，包括N电极、GaAs衬底和外延层，N电极、GaAs衬底和外延层自下至上依次设置，外延层上设置有电流扩展层，电流扩展层上设置有p电极，p电极外围的电流扩展层为粗化电流扩展层。

上述GaAs基LED芯片通过在p电极下方设置未粗化的电流扩展层，而对p电极外围的电流扩展层粗化，p电极下方通过电流扩展层使电流更好的扩展，通过对p电极外围电流扩展层的粗化，改变光的出射角度，提高了出光效率，提升了GaAs基发光二极管的品质。

本实用新型通过设置粗化电流扩展层，避免了现有技术中对GaAs基LED芯片的外延层直接进行粗化造成的不稳定性，且通过负胶剥离的方式制备的粗化电流扩展层图形更稳定，提高了出光效率，避免了采用常规腐蚀法制备电极过程中的腐蚀液对粗化电流扩展层的腐蚀及对粗化面影响，通过负性光刻胶剥离制备电极的方法，避免了对粗化电流扩展层的损伤且电极图形更易焊线。

附图说明

图1是本实用新型中具有粗化电流扩展层的GaAs基LED芯片的结构示意图。

图中：1、N电极，2、GaAs衬底，3、外延层，4、粗化电流扩展层，5、未粗化电流扩展层，6、P电极。

具体实施方式

本实用新型的具有粗化电流扩展层的GaAs基LED芯片，如图1所示，由下往上依次为N电极1、GaAs衬底2、外延层3和电流扩展层，电流扩展层上设置有p电极6，除了p电极6下方的电流扩展层区域以外p电极6外围的电流扩展层区域为粗化电流扩展层4，也就是电流扩展层只在p电极6下方不是粗化结构，其余部分都是粗化的。