[發明專利]一種紫外半導體發光器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210291658.3
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102810609A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 鐘志白;楊建健;陳文欣;梁兆煊
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種半導體發光器件其制造方法，更具體地為一種深紫外半導體發光器件及其制造方法，其發光波長為不大于380?nm。

背景技術

通常，紫外線發光二極管具有多層不同材料結構。材料與厚度的選擇影響到LED的發光波長。為提升取光效率，這些多層結構都是選擇不同的化學成分組成，以促進光電載流子獨立進入復合區（一般是量子阱）。在量子阱一側摻以施主原子從而提高電子的濃度（N型層），另外一側摻以受主原子從而提高空穴的濃度（P型層）。

紫外線發光二極管也包括電子接觸結構，根據不同器件的性質可選擇不同電極結構連接電源。電源可通過接觸結構為器件提供電流。接觸結構將電流沿著器件表面注入發光區里面并轉換成光。在紫外線發光二極管表面可用導電材料做成接觸結構。良好的歐姆接觸可以降低接觸電阻，但是這些結構會阻止光的發射從而降低光通量。如圖1所示，為一種現有紫外芯片結構，其表面外延覆蓋層的p-GaN層的能帶隙為3.4?eV（364?nm），所以會吸收從發光體產生低于364?nm的紫外線。

如圖2所示，為一種采用倒裝出光方式的發光器件結構，其可解決p-GaN層的吸光問題。在倒裝芯片結構中，反射層的反射效率對發光效率起著重要作用。金屬反射層的功函數高低與發光外延層的肖特基勢壘高度差異，決定著反射層與導電體界面的歐姆接觸性能。為了形成低電阻的歐姆接觸，P型半導體上的歐姆接觸層需要利用功函數高及高紫外線反射的金屬。在紫外區域反射率好的金屬，一般屬于低功函數金屬（以鋁為例，在紫外區域具有良好的反射率，其功函數為4.28eV，屬于低功函數的金屬），所以目前的P型歐姆接觸金屬必需要用鉻、鎳或鈦等高功函數金屬作為媒介層，從而改善p型層的歐姆接觸，但是鉻、鈦和鎳等在波長380nm以下紫外線的反射率非常差。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種紫外半導體發光器件及其制造方法，其針對提升波長380nm以下的紫外線發光器件光通量，在發光外延層表面制備多層隧道結，并制作圖形化結構，降低歐姆接觸電阻的同時，減少外延表層對紫外線的吸收，從而提升亮度及降低電阻，以求達到高性能紫外線發光器件的廣泛應用。

根據本發明的第一個方面，一種發光波長為100～380?nm的紫外半導體發光器件，包括：發光外延結構，由n型半導體層、發光層、p型半導體層構成，其一側為出光面，另一側為非出光面；隧道結，位于所述發光外延結構的非出光面一側，部分區域開孔露出發光外延結構；光學相位匹配層，位于所述露出的發光外延結構的表面層上，可透紫外線；反射層，覆蓋整個隧道結和光學相位匹配層上。

?根據本發明的第二個方面，一種發光波長為100～380?nm的紫外半導體發光器件的制作方法，包含如下步驟：

1）在一生長襯底上制作n型導電層、發光層、p型導電層，構成發光外延結構，其一側為出光面，另一側為非出光面；

2）在發光外延結構的非出光面一側表面上制作隧道結；

3）蝕刻部分區域的隧道結及發光外延結構，露出部分發光外延結構表面；

4）在露出的發光外延結構表面上制作光學相位匹配層；

5）在隧道結和光學相位匹配層上制作反射層。

在本發明的一些優先實施例中，所述反射層的材料為低功函數材料，其與隧道結形成歐姆接觸。進一步地，所述反射層的功函數值范圍為4.0-5.0?eV，對于低于波長380?nm的光波的反射率不少于70%。

?本發明利用隧道效應原理，在發光外延層上制作隧道結，將隧道結的上層轉為高摻雜濃度的導電層，并在所述的隧道結制作適合全角度反射光的圖形結構。部分隧道結與低功函數反射金屬形成歐姆接觸，采用圖形化分布設計從而充分降低歐姆接觸電阻，同時將部分隧道結蝕刻掉至出光導電層區域，減少紫外線的吸收，并在曝露的出光導電表面層制作光學相位匹配層，采用高效透紫外線的材料作為光學相位匹配層，進一步提高紫外線反射效率。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

圖1為一種傳統正裝結構的紫外半導體發光器件的結構剖示圖。

圖2為一種現有倒裝結構的紫外半導體發光器件的結構剖示圖。

圖3示意了各種金屬在紫外波段內的光反射率。

圖4～圖12為本發明第一實施例之一種覆晶式紫外半導體發光器件的制備方法的各個步驟的結構剖示圖。