[發明專利]深紫外發光二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 202011283746.X
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112510126B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 范偉宏;李東昇;張曉平;馬新剛;高默然;趙進超
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司;廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/18
• 分類號: H01L33/18;H01L33/14;H01L33/24;H01L33/44;H01L33/46
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;岳丹丹

公開了一種深紫外發光二極管及其制造方法，深紫外發光二極管包括外延層，外延層包括第一半導體層、多量子阱層以及第二半導體層，其中，外延層中包括第一臺階，第一臺階的一個臺階面為第二半導體層的表面，第一臺階的側壁為多量子阱層和第二半導體層的側壁，第一臺階的另一個臺階面為第一半導體層的表面；第一歐姆接觸層，與第一半導體層接觸；第二歐姆接觸層，與第二半導體層接觸。本申請通過在深紫外發光二極管的外延層中形成陣列分布的第一臺階，并在第一臺階的側壁形成粗化表面，增加深紫外發光二極管的側壁面積比例，從而提高深紫外發光二極管的光提取效率。

技術領域

本發明涉及半導體芯片技術領域，特別涉及一種深紫外發光二極管及其制造方法。

背景技術

近年來深紫外LED(發光二極管)應用呈現爆發式增長。深紫外線對于各種病菌具有廣譜殺菌效果。通過空氣傳播的病原微生物，例如流行性感冒病毒(流感)、鼻病毒(普通感冒)和更加危險的病原體(冠狀病毒等)，是導致許多疾病的原因。深紫外線不僅可以直接殺死物體表面細菌，還能夠穿透空氣和水殺死其中的細菌，具有十分廣泛的應用場景。

但深紫外LED產品還面臨嚴重的問題，相關技術還需要顯著改善。目前深紫外LED產品量子效率很低，一般不超過10％，和藍綠光LED產品相比差距較大，其原因主要有以下幾點：首先深紫外LED外延質量不夠理想，缺陷密度高導致內量子效率較低；其次采用P-GaN作為歐姆接觸，存在嚴重的深紫外光吸收現象；第三，隨著量子阱中Al組份增加，深紫外LED出光以TM-Transverse Magnetic橫磁模式(平行于發光面)為主，TM光很難進入發光面的逃離錐出射到LED器件外，TM光提取效率僅為TE-Transverse electrical橫電模式光提取效率的十分之一。這些問題嚴重制約深紫外LED芯片性能的提升。若能夠改善深紫外LED產品TM以及TE模式出光效率，就可以提升深紫外LED性能。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種深紫外發光二極管及其制造方法，通過在深紫外發光二極管的外延層中形成陣列分布的第一臺階，以及在第一臺階的側壁形成粗化表面，增加深紫外發光二極管的側壁面積比例，從而提高深紫外發光二極管的光提取效率。

根據本發明的一方面，提供一種深紫外發光二極管，包括：外延層，包括第一半導體層、多量子阱層以及第二半導體層，其中，所述外延層中包括第一臺階，所述第一臺階的一個臺階面為所述第二半導體層的表面，所述第一臺階的側壁為所述多量子阱層和所述第二半導體層的側壁，所述第一臺階的另一個臺階面為所述第一半導體層的表面；第一歐姆接觸層，與所述第一半導體層接觸；第二歐姆接觸層，與所述第二半導體層接觸。

可選地，所述第一臺階的側壁為粗化表面。

可選地，所述第一臺階的側壁形成有凹凸結構。

可選地，所述凹凸結構為凸起結構或者凹陷結構。

可選地，所述凸起結構或所述凹陷結構的形狀為三角形、圓形、梯形或具有凸起或凹陷特征的規則圖案中的任意一種或幾種。

可選地，所述第一臺階包括多個，多個所述第一臺階呈陣列式均勻分布。

可選地，所述第一臺階包括所述多量子阱層和所述第二半導體層組成的凸臺，多個所述凸臺相互分隔。

可選地，所述第一臺階包括貫穿所述多量子阱層和所述第二半導體層的通孔，多個所述通孔相互分隔。

可選地，所述凸臺的形狀為圓臺、正多邊形棱臺或其他多邊形棱臺中的任意一種。

可選地，所述通孔的形狀為圓臺、正多邊形棱臺或其他多邊形棱臺中的任意一種。

可選地，所述第一臺階的側壁傾角為30°～60°。

可選地，所述多量子阱層的面積占所述襯底面積的50％～85％。