[發明專利]一種紫外LED芯片、紫外LED芯片的制作方法及一種紫外LED

在審

• 申請號: 201810096603.4
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108110105A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 何苗;楊思攀;王潤;趙韋人
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種紫外LED芯片，其特征在于，包括藍寶石襯底，所述藍寶石襯底的上表面依次設置有緩沖及成核層、AlN/AlGaN超晶格層、N型AlGaN層、具有從下至上漸縮的傾斜式納米柱陣列形式的紫外LED外延層，所述紫外LED外延層的上表面還依次設置有平面狀的導電層和鏡面反射層，所述鏡面反射層的表面利用鍵合連接層固定有P型導電襯底，所述P型導電襯底的上表面依次設置有P型歐姆接觸層和P型電極，所述藍寶石襯底的下表面依次設置有N型歐姆接觸層和N型電極，所述N型歐姆接觸層利用貫穿所述藍寶石襯底、所述緩沖及成核層、所述AlN/AlGaN超晶格層的金屬接觸栓連接至所述N型AlGaN層。

2.根據權利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述緩沖及成核層為異質結構BN層。

3.根據權利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述鍵合連接層為鍺層、鉑層、金層、鋁層或ITO層。

4.根據權利要求1-3任一項所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述P型導電襯底和所述P型歐姆接觸層之間還設置有導電薄膜層。

5.根據權利要求4所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述納米柱陣列的傾斜角度范圍為45°至60°，且相鄰的納米柱陣列之間空隙的孔徑范圍為1nm至5nm。

6.一種紫外LED，其特征在于，包括如權利要求1-5任一項所述的紫外LED芯片。

7.一種紫外LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：

在藍寶石襯底的上表面依次設置緩沖及成核層、AlN/AlGaN超晶格層、N型AlGaN層；

在所述N型AlGaN層上表面設置具有從下至上漸縮的傾斜式納米柱陣列形式的紫外LED外延層，在所述紫外LED外延層的上表面依次設置平面狀的導電層和鏡面反射層；

在P型導電襯底的上表面依次設置P型歐姆接觸層和P型電極；

利用鍵合連接層將所述鏡面反射層的表面固定至所述P型導電襯底；

在所述藍寶石襯底的下表面依次設置N型歐姆接觸層和N型電極，所述N型歐姆接觸層利用貫穿所述藍寶石襯底、所述緩沖及成核層、所述AlN/AlGaN超晶格層的金屬接觸栓連接至所述N型AlGaN層。

8.根據權利要求7所述的紫外LED芯片的制作方法，其特征在于，所述在所述N型AlGaN層上表面設置具有從下至上漸縮的傾斜式納米柱陣列形式的紫外LED外延層包括：

在所述N型AlGaN層的上表面沉積掩膜層，所述掩膜層為SiO2或Si3N4或鎳；

利用PECVD方式在所述掩膜層上沉積單層的聚苯乙烯球，使所述掩膜層與所述聚苯乙烯球之間形成點接觸；

進行加熱預處理，利用電感耦合等離子體刻蝕工藝，使所述聚苯乙烯球熔化塌陷并變小，與所述掩膜層形成面接觸，相鄰的所述聚苯乙烯球之間暴露出所述掩膜層；

利用金屬蒸鍍工藝在所述聚苯乙烯球和暴露出來的掩膜層的表面上沉積金屬薄膜層；

利用甲苯超聲處理工藝，只除去所述聚苯乙烯球上的金屬薄膜層；

加熱除去頂部的聚苯乙烯球，完全暴露出間隔排列的金屬掩膜結構；

對所述掩膜層進行垂直倒裝方向上的刻蝕處理，使未被金屬掩膜覆蓋的掩膜層被完全刻蝕掉，保留被所述金屬薄膜層保護的掩膜層，形成頂部被所述金屬掩膜覆蓋的從上至下漸縮的傾斜式納米柱陣列形式的掩膜層；

采用酸液腐蝕處理，去除所述納米柱陣列形式的掩膜層頂部所覆蓋的金屬掩膜；

采用MOCVD工藝，以垂直進氣方式進行二次外延，在相鄰的所述納米柱陣列之間生長總厚度與所述掩膜層厚度相同的從下至上漸縮的傾斜式的紫外LED外延層；

在所述紫外LED外延層的頂部依次沉積導電層和鏡面反射層；

采用緩沖氧化物刻蝕液進行超聲處理，腐蝕掉所述掩膜層。