[發(fā)明專利]深紫外LED芯片及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110651719.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113594312B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范偉宏;畢京鋒;郭茂峰;李士濤;趙進超;金全鑫;李東昇
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司;杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/24;H01L33/00
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;楊思雨

本申請公開了一種深紫外LED芯片及其制造方法，該深紫外LED芯片包括：外延結(jié)構(gòu)，具有相對的第一表面和第二表面，外延結(jié)構(gòu)包括P型半導體層、N型半導體層以及P型半導體層與N型半導體層所夾的多量子阱層，P型半導體層暴露于外延結(jié)構(gòu)的第一表面；多個接觸孔，自外延結(jié)構(gòu)的第一表面向第二表面延伸，多個接觸孔的底部位于P型半導體層中；以及多個金屬納米層，位于相應(yīng)接觸孔中，金屬納米層與P型半導體層接觸。該深紫外LED芯片在接近量子阱層的P型半導體層中設(shè)計多個接觸孔，并在其中制備金屬納米層實現(xiàn)局域表面等離子激元效應(yīng)，同時利用P型硅納米層提供空穴，提升深紫外LED芯片的內(nèi)量子效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種深紫外LED芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

在深紫外LED芯片(Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管)中，為了與P型半導體層獲得較好的歐姆接觸效果以及更高的空穴濃度，需要在P型半導體層上再生長一層p-GaN層，然而，p-GaN層會吸收大量的深紫外光，嚴重影響深紫外LED芯片的發(fā)光量。

因此，需要研發(fā)深紫外LED芯片及其制造方法，希望在P型半導體層獲得較高的空穴濃度同時，提高深紫外LED芯片的內(nèi)量子效率，進而提高紫外LED芯片的發(fā)光量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種深紫外LED芯片及其制造方法，在接近量子阱層的P型半導體層中設(shè)計多個接觸孔，并在其中制備金屬納米層實現(xiàn)局域表面等離子激元效應(yīng)，同時利用P型硅納米層提供空穴，利用以上兩個技術(shù)方案來提升深紫外LED芯片的內(nèi)量子效率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一方面，提供了一種深紫外LED芯片，包括：外延結(jié)構(gòu)，具有相對的第一表面和第二表面，所述外延結(jié)構(gòu)包括P型半導體層、N型半導體層以及所述P型半導體層與所述N型半導體層所夾的多量子阱層，所述P型半導體層暴露于所述外延結(jié)構(gòu)的第一表面；多個接觸孔，自所述外延結(jié)構(gòu)的第一表面向第二表面延伸，各所述接觸孔的底部位于所述P型半導體層中；以及多個金屬納米層，位于相應(yīng)的所述接觸孔中，所述金屬納米層與所述P型半導體層接觸。

可選地，所述多量子阱層中的載流子借助局域表面等離激元模式共振發(fā)光。

可選地，各所述接觸孔的底部與所述多量子阱層頂部之間的距離在10nm～50nm之間。

可選地，所述多個接觸孔呈均勻的三方陣列分布或四方陣列分布。

可選地，各所述接觸孔的特征尺寸在數(shù)十納米到數(shù)微米的范圍之間。

可選地，各所述金屬納米層是由金屬納米顆粒組成的，所述金屬納米顆粒的尺寸在數(shù)十納米到數(shù)百納米的范圍之間。

可選地，所述金屬納米顆粒的材料包括：金、銀、鋁中的至少一種。

可選地，所述金屬納米顆粒的表面被介質(zhì)層包裹。

可選地，所述介質(zhì)層的材料包括：SiO₂、SiN_X、TiO₂、Al₂O₃中的至少一種。

可選地，還包括多個P型的硅納米層，位于相應(yīng)的所述接觸孔中，所述硅納米層覆蓋所述金屬納米層，并與所述P型半導體層接觸。

可選地，各所述硅納米層是由硅納米顆粒組成的，所述硅納米顆粒的尺寸在數(shù)十納米到數(shù)百納米范圍之間，所述硅納米層的厚度范圍在數(shù)納米至數(shù)十納米之間。

可選地，還包括反射鏡層，所述反射鏡層覆蓋所述P型半導體層與各所述硅納米層。

可選地，還包括金屬阻擋層，所述金屬阻擋層覆蓋所述反射鏡層。