[發明專利]一種紫外發光二極管及其制備方法

在審

• 申請號: 201910858779.3
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110649130A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 霍瑞霞;崔志勇;薛建凱;郭凱
• 申請（專利權）人: 北京中科優唯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/10;H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 11390 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張宏偉

本專利公開了一種紫外發光二極管，其包括：外延結構；微孔結構層，設置在所述外延結構的P型半導體材料側，所述微孔結構層包括微孔區域和電極匹配區域；所述微孔區域中形成有空心孔洞；所述電極匹配區域與紫外發光二極管芯片的負極電極的形狀相匹配，所述電極匹配區域為實心區域；P型歐姆接觸層，所述P型歐姆接觸層為金屬材料層，其一側形成在所述微孔結構層上。通過上述方案由P型半導體材料層、薄型化微孔結構層、P型歐姆接觸層組成全方位反射鏡。發光層發出的光經過ODR的反射從N電極發出，利用微孔結構和空氣界面的全反射及菲涅耳散射，從而最大化地減少現有技術存在的金屬反射鏡的金屬對紫光的吸收，提高了光的提取效率。

技術領域

本專利屬于半導體技術領域，具體而言涉及一種紫外發光二極管及其制備方法。

背景技術

現有技術中，垂直結構紫外發光二極管的外延結構如圖1，包括襯底100上依次外延成核層、非摻雜氮化鋁層101、n型氮化鋁鎵層102、有源層103、電子阻擋層104和P型空穴傳導層105，在制作芯片時，在此外延結構上做反射層及P、N電極，及電極轉移等。

為了提高LED的光提取效率，一種方法是設置布拉格反射層DBR，布拉格反射層DBR是由不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列組成的周期性結構，每層材料的光學厚度為中心發射波長的1/4，這樣形成一個具有多層并具有高達99％以上反射率的反射鏡。雖然DBR反射鏡的反射效率高，但缺點是制備工藝復雜，成本較高，必須為多層結構。現有技術中出現的另一種方案是設置金屬反射層200，如圖2所示，這種方案中光線在被芯片多層材料反射的過程中，會造成全反射損失。

另外，現有技術中的紫外發光二極管均采用垂直結構一次電極與單次粗化工藝，很大程度上造成電極剝離(Peeling)。

發明內容

本專利正是基于現有技術的上述需求而提出的，本專利要解決的技術問題是，提供一種新型垂直結構紫外半導體發光二極管及制備方法，該半導體發光二極管具有薄型化結構的ODR反射鏡結構及相匹配的兩次電極。

為了解決上述技術問題，本專利提供的技術方案包括：

一種紫外發光二極管，其特征在于，其包括：紫外發光二極管的外延結構，所述紫外發光二極管的外延結構包括N型半導體材料層、量子阱和P型半導體材料層；微孔結構層，設置在所述外延結構的P型半導體材料側，所述微孔結構層包括微孔區域和電極匹配區域；所述微孔區域中形成有空心孔洞；所述電極匹配區域與紫外發光二極管芯片的負極電極的形狀相匹配，所述電極匹配區域為實心區域；P型歐姆接觸層，所述P型歐姆接觸層為金屬材料層，其一側形成在所述微孔結構層上；鍵合層，鍵合層設置在P型歐姆接觸層與所述微孔結構層接觸側的相對一側，所述鍵合層由金屬制成；鍵合襯底，所述鍵合襯底設置在鍵合層與所述P型歐姆接觸層接觸側的相對一側。

以及，一種紫外發光二極管芯片的制備方法，其特在于，包括如下步驟：步驟一、制備紫外發光二極管外延結構；在襯底上依次外形成紫外發光半導體的外延結構；步驟二、制備薄型化的微孔結構，沉積一層SiO2，厚度250nm；并通過光刻技術在使用SiO2制成薄型化微孔的掩膜陣列，其所對應N電極部位無微孔；步驟三、蒸鍍NiAu層；步驟四、蒸鍍鍵合層Au；步驟五、制作鍵合襯底；步驟六、一次電極制作；先用一次粗化液，包括雙氧水、檸檬酸、水，進行泡制，制作N型歐姆接觸層；制作歐姆接觸電極Al/Cr；形成N面歐姆接觸；步驟七、二次電極制作，用KOH溶液進行除一次電極區域之外的其它區域的N面AlGaN粗化，并在所述一次電極上形成二次電極。

通過上述方案由薄型化微孔結構層、P型歐姆接觸層、鍵合層組成全方位反射鏡(Omni-Directional Reflector，ODR)。發光層發出的光經過ODR的反射從N電極發出，利用微孔結構和空氣界面的全反射及菲涅耳散射，從而最大化地減少現有技術存在的金屬反射鏡的金屬對紫光的吸收，提高了光的提取效率。

附圖說明