[發明專利]垂直結構近紫外發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201910018370.0
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109841714B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 王永進;王帥;倪曙煜;袁佳磊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

1.一種垂直結構近紫外發光二極管，其特征在于，包括：

導電襯底，所述導電襯底具有第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面；

金屬反射層，位于所述第一表面；

剝離生長襯底、并去除緩沖層和未摻雜的GaN層后的氮化物外延層，位于所述金屬反射層表面，包括沿垂直于所述導電襯底的方向依次疊置的P型GaN層、量子阱層、準備層和減薄后的N型AlGaN層，所述氮化物外延層的厚度小于所述垂直結構近紫外發光二極管發射的近紫外光的波長，以使得所述垂直結構近紫外發光二極管不受約束模式的限制；所述垂直結構近紫外發光二極管發出的近紫外光的波長范圍為380nm～400nm，所述氮化物外延層的厚度在300nm以下；

于所述生長襯底中初始生長的所述N型AlGaN層包括相互疊置的第一N型AlGaN層和第二N型AlGaN層，其中，所述第二N型AlGaN層位于所述第一N型AlGaN層與所述準備層之間，所述第一N型AlGaN層與所述第二N型AlGaN層中Al、Ga的含量都呈漸變式分布；

N型電極，位于所述N型AlGaN層表面；

P型電極，位于所述第二表面，所述N型電極與所述P型電極位于所述導電襯底的相對兩側，使得電流沿垂直于所述導電襯底的方向流過所述氮化物外延層，提高了電注入效率；

所述垂直結構近紫外發光二極管呈臺階狀結構；所述臺階狀結構包括下臺階以及由所述氮化物外延層構成的上臺階；所述下臺階包括所述P型電極、所述導電襯底與所述金屬反射層，且所述下臺階沿平行于所述導電襯底的方向突出于所述上臺階，便于后續在所述氮化物外延層表面形成鈍化層，以對所述氮化物外延層進行保護。

2.根據權利要求1所述的垂直結構近紫外發光二極管，其特征在于，還包括位于所述導電襯底與所述金屬反射層之間的NiSn鍵合層。

3.根據權利要求1所述的垂直結構近紫外發光二極管，其特征在于，所述P型GaN層的厚度為80nm~100nm，所述量子阱層的厚度為98nm~118nm，所述準備層的厚度為95nm~115nm。

4.一種垂直結構近紫外發光二極管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

鍵合一生長襯底和一導電襯底，所述生長襯底表面具有氮化物外延層和金屬反射層，所述氮化物外延層包括沿垂直于所述生長襯底的方向依次疊置的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型AlGaN層、準備層、量子阱層、P型GaN層，所述金屬反射層位于所述P型GaN層表面；所述導電襯底包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述第二表面具有P型電極；

剝離所述生長襯底；

于所述生長襯底中初始生長的所述N型AlGaN層包括相互疊置的第一N型AlGaN層和第二N型AlGaN層，其中，所述第二N型AlGaN層位于所述第一N型AlGaN層與所述準備層之間，所述第一N型AlGaN層與所述第二N型AlGaN層中Al、Ga的含量都呈漸變式分布；

刻蝕所述氮化物外延層至所述N型AlGaN層，去除所述緩沖層和所述未摻雜的GaN層，并減薄所述N型AlGaN層，使得殘留的所述氮化物外延層的厚度小于所述垂直結構近紫外發光二極管發射的近紫外光的波長，以使得所述垂直結構近紫外發光二極管不受約束模式的限制；

于殘留的所述氮化物外延層中定義器件區域；

刻蝕所述器件區域周圍的殘留的所述氮化物外延層至所述金屬反射層，形成臺階狀結構；所述臺階狀結構包括下臺階以及由器件區域內的殘留的所述氮化物外延層構成的上臺階；所述下臺階包括所述P型電極、所述導電襯底與所述金屬反射層，且所述下臺階沿平行于所述導電襯底的方向突出于所述上臺階，便于后續在所述氮化物外延層表面形成鈍化層，以對所述氮化物外延層進行保護；

形成N型電極于殘留的所述N型AlGaN層表面，所述N型電極與所述P型電極位于所述導電襯底的相對兩側，使得電流沿垂直于所述導電襯底的方向流過所述氮化物外延層，提高了電注入效率；所述垂直結構近紫外發光二極管發出的近紫外光的波長范圍為380nm～400nm，所述氮化物外延層的厚度在300nm以下。