[發明專利]紫外發光二極管及發光裝置

有效

• 申請號: 202111481531.3
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114267763B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 曾煒竣;張中英;臧雅姝;江賓;陳思河;龍思怡
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/46
• 代理公司: 廈門加減專利代理事務所(普通合伙) 35234
• 代理人: 包愛萍;楊澤奇

本發明提供一種紫外發光二極管，其包括襯底、外延結構、第一接觸電極和第二接觸電極，外延結構位于襯底的上表面，并包括依次層疊的第一半導體層、發光層和第二半導體層，第一凹槽是自第二半導體層貫穿至第一半導體層，第二凹槽是自第一半導體層向襯底延伸，第一半導體層于第二凹槽處具有第一側壁，第一接觸電極至少覆蓋部分第一側壁，第二接觸電極位于外延結構上，并電連接第二半導體層，其中，第一半導體層中摻雜有Al，從紫外發光二極管的上方朝向外延結構俯視，第一凹槽的面積占外延結構的面積的20％?70％，第二凹槽位于第一凹槽的內部。借此設置，既可以提升紫外發光二極管的出光效率，還可降低整體操作電壓。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種紫外發光二極管及發光裝置。

背景技術

發光二極管(Light?Emitting?Diode，簡稱LED)為半導體發光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半導體制成，其核心是具有發光特性的PN結，在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區，進入對方區域的少數載流子一部分與多數載流子復合而發光。LED具有發光強度大、效率高、體積小、使用壽命長等優點，被認為是當前最具有潛力的光源之一。近年來，紫外光LED特別是深紫外光LED的巨大的應用價值引起了人們的高度關注，成為了新的研究熱點。

紫外發光二極管(UV?Light?Emitting?Diode，UV-LED)是一種能夠直接將電能轉化為紫外光線的固態的半導體器件。隨著技術的發展，紫外發光二極管在生物醫療、防偽鑒定、凈化(水、空氣等)領域、計算機數據存儲和軍事等方面有著廣闊的市場應用前景。近年來，隨著人門對于飲用水，日常殺菌及消毒等需求日益擴增，深紫外LED的應用逐漸成為研討熱點。為了使深紫外LED消毒效能提升，各競爭廠家無不透過各種手段，目的盡可能將光從深紫外LED中提取出來，來實現深紫外LED的最大發光效率。

目前的深紫外LED存在操作電壓較高等方面的困擾。具體來說，由于深紫外LED的外延層中摻雜有高濃度的Al組分,使得N端外延層不易形成歐姆接觸,且其本身的材料特性又使得電流在外延層中的橫向傳播能力不佳，因此，整體操作電壓較高。

此外，為了達成最大發光效率的目標，制程上需要引入各種能將光從元件中提取出來的工藝。而傳統能提升光取出效率方法，例如：在LED結構上堆疊高反射層或是鍍膜DBR結構，亦或于側壁、表面等地方進行各種粗化工藝，亦或對基板圖形化工藝(PSS)等方案。這些傳統提升光取出效率的方式，應用在以軸向發光為主的LED中確實能有優秀的表現；然而，這些方法在應用于以側向發光為主的深紫外LED中，提升光取出的效能則是大打折扣

因此，如何有效提升以側向發光為主的深紫外LED的出光效果以及降低操作電壓已然成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明提供一種紫外發光二極管，其包括襯底、外延結構、第一接觸電極和第二接觸電極。

外延結構位于襯底的上表面，并包括依次層疊的第一半導體層、發光層和第二半導體層。第一凹槽是自第二半導體層貫穿至第一半導體層，第二凹槽是自第一半導體層向襯底延伸。第一半導體層于第二凹槽處具有第一側壁。第一接觸電極至少覆蓋部分第一側壁，以電連接第一半導體層。第二接觸電極位于外延結構上，并電連接第二半導體層。其中，第一半導體層中摻雜有Al，從紫外發光二極管的上方朝向外延結構俯視，第一凹槽的面積占外延結構的面積的20％-70％，第二凹槽位于第一凹槽的內部。

在一實施例中，所述第一側壁具有傾斜角度，所述傾斜角度小于等于60°。

在一實施例中，所述第一側壁具有傾斜長度，所述傾斜長度大于0.3μm且小于15μm。

在一實施例中，所述紫外發光二極管還包括第一金屬結構，覆蓋所述第一接觸電極。

在一實施例中，所述第一金屬結構的材料選自Cr、Al、Ti、Ni、Rh、Pt或Au中的一種或多種。