[發明專利]一種紫外發光二極管器件的制備方法

有效

• 申請號: 201410183522.X
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103956414B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 張韻;孫莉莉;閆建昌;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及光電子器件技術領域，尤其涉及一種紫外發光二極管器件的制備方法。

背景技術

紫外發光二極管，因其在激發白光、生化探測、殺菌消毒、凈化環境、聚合物固化以及短距離安全通訊等諸多領域的巨大潛在應用價值而備受關注。與傳統紫外光源汞燈相比，AlGaN基紫外發光二極管有壽命長、工作電壓低、波長可調、環保、方向性好、迅速切換、耐震耐潮、輕便靈活等優點，隨著研究工作的深入，將成為未來新型紫外應用的主流光源。

參考文獻1(Applied?Physics?Express3(2010)061004)報道了一種紫外發光二極管器件結構。圖1為參考文獻1所報道紫外發光二極管器件的剖面示意圖。如圖1所示，這種紫外發光二極管器件結構從下到上依次包括藍寶石襯底(101)、AlN緩沖層(102)、n型AlGaN(103)、AlGaN有源區(104)、電子阻擋層(105)、p型AlGaN層(106)和p型GaN層(107)。與p型GaN相比，p型AlGaN的自由空穴濃度較低，電阻率較高，因此p型AlGaN與接觸電極之間很難形成歐姆接觸，接觸電阻也很高，造成器件工作電壓高，甚至空穴難以有效注入到有源區等問題。正是由于以上原因，在文獻[1]報道的器件結構中，在p型AlGaN(106)之上，生長了p型GaN(107)材料，以便在后續的器件制備工藝中，能同接觸電極形成良好的歐姆接觸。

然而，在圖1所示的紫外發光二極管器件中，由于p型GaN(107)的禁帶寬度小于AlGaN有源區(104)中有源區的禁帶寬度，p型GaN(107)會強烈吸收AlGaN有源區(104)向p型GaN(107)一側發出的紫外光，使得從pn結臺面上方發出的紫外光強度幾乎為零，直接導致紫外發光二極管的發光效率降低50％。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種紫外發光二極管器件的制備方法。

(二)技術方案

本發明紫外發光二極管器件制備方法包括：步驟A：在基底301上生長紫外發光二極管外延結構，該紫外發光二極管外延結構自下而上包括AlN緩沖層302、p型AlGaN層303、AlGaN電子阻擋層304、AlGaN有源區305、n型AlGaN層306；步驟B：從n型AlGaN層306頂部開始，在預設區域進行刻蝕，刻蝕至p型AlGaN層303，從而在刻蝕區域形成p型AlGaN表面308，而在刻蝕區域之外的n型AlGaN層306上形成pn結臺面結構307；步驟C：在p型AlGaN表面308和pn結臺面結構307的表面沉積介質層309，并在pn結臺面結構307上形成貫穿介質層309的通孔310；步驟D：在p型AlGaN表面308上，利用介質層309做掩膜，在通孔310內生長p型電極接觸層311；步驟E：去掉全部的介質層309；步驟F：在發光二極管pn結臺面307上的n型AlGaN電極接觸表面，定義出n型電極圖形，在該n型電極圖形區域形成n型接觸電極312；步驟G：在p型電極接觸層311表面定義出p型電極圖形，在陔p型電極圖形區域形成p型接觸電極313；步驟H：在器件上表面整體上沉積電絕緣層314，在該電絕緣層314中，n型接觸電極312和p型接觸電極313的上方，分別形成電極窗口區；以及步驟I：在電極窗口區315，形成電極層316，完成紫外發光二極管器件的制作。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明紫外發光二極管器件制備方法中，pn結臺面的材料均為Al_xGa_1-xN材料，其中0≤x≤1，且有源區中A1組分最低，即整個發光二極管pn結臺面結構對有源區發出的光是透明的。因此本發明的紫外發光二極管結構解決了p型GaN層吸收紫外光的問題，可以有效提高紫外發光二極管的發光效率。

附圖說明

圖1為參考文獻1所報道紫外發光二極管器件的剖面示意圖；

圖2為根據本發明實施例紫外發光二極管器件制備方法的流程圖；

圖3A為圖1所示制備方法中在藍寶石襯底上生長紫外發光二極管結構至n型AlGaN層后的剖面示意圖；

圖3B為圖1所示制備方法中通過光刻和刻蝕工藝形成發光二極管pn結臺面后的剖面示意圖；

圖3C為圖1所示制備方法中通過光刻和刻蝕工藝在p型AlGaN表面上形成貫穿介質層通孔后的剖面示意圖；

圖3D為圖1所示制備方法中在p型AlGaN表面上選區外延p型電極接觸層后的剖面示意圖；