一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法，包括：第一衬底；位于第一衬底一表面的发光外延层，发光外延层包括：位于第一衬底表面的N型外延层，位于N型外延层背离第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；位于发光外延层背离第一衬底一侧的反射层；位于第一衬底背离发光外延层一侧的N型电极结构，及位于反射层背离第一衬底一侧的P型电极结构。相邻柱状外延之间由于具有间隙而被空气相互贯通，进而能够通过柱状外延阵列和外界空气两种界面之间的全反射及光线散射效应，增强紫外LED芯片的出光效率和散热效果，提高了紫外LED芯片的性能。

Ultraviolet LED vertical structure chip and manufacturing method thereof

The invention discloses an ultraviolet LED vertical structure chip and its fabrication method, including: a first substrate; a luminous epitaxial layer located on a surface of the first substrate; a luminous epitaxial layer comprising a N-type epitaxial layer located on the surface of the first substrate; a columnar epitaxial array located on the N-type epitaxial layer away from the side of the first substrate, and each columnar epitaxial layer. It consists of a multi-quantum well active layer, an electron barrier layer and a P-type epitaxial layer stacked vertically in turn; a reflective layer located on the side of the luminous epitaxial layer away from the first substrate; a N-type electrode structure located on the side of the first substrate away from the luminous epitaxial layer; and a P-type electrode structure located on the side of the reflective layer away from the first substrate. Because of the gap between the adjacent cylindrical epitaxies, the air penetrates each other, and then the total reflection and light scattering effect between the cylindrical epitaxy array and the external air can be enhanced to enhance the luminous efficiency and heat dissipation effect of the ultraviolet LED chip, and improve the performance of the ultraviolet LED chip.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法
本专利技术涉及紫外LED(LightEmittingDiode，发光二极管)芯片
，更为具体的说，涉及一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法。
技术介绍
随着LED芯片技术的发展，发光二极管芯片的输出性能的不断提升、且其生产成本的不断降低，与目前传统的紫外光源相比，紫外LED芯片具有理论使用寿命长、高效率、稳定可靠、亮度均匀以及不含有毒物质等优点，在杀菌消毒、光固化以及通用照明等领域的广泛应用，近年来也越来越受到半导体照明行业的关注。但是，目前在图形化衬底模板、外延材料生长等过程中，由于结构设计不合理、LED外延片中内部接触层材料以及外延层结构之间的光吸收现象，而导致现有紫外LED芯片的光效差、亮度不高等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法，发光外延层包括有柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层、P型外延层和P型覆盖层，其中，相邻柱状外延之间由于具有间隙而被空气相互贯通，进而能够通过柱状外延阵列和外界空气两种界面之间的全反射及光线散射效应，增强紫外LED芯片的出光效率和散热效果，提高了紫外LED芯片的性能。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种紫外LED垂直结构芯片，包括：第一衬底；位于所述第一衬底一表面的发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底表面的N型外延层，位于所述N型外延层背离所述第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；位于所述发光外延层背离所述第一衬底一侧的反射层；以及，位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型电极结构，及位于所述反射层背离所述第一衬底一侧的P型电极结构。可选的，位于所述第一衬底与所述发光外延层之间还包括过渡结构层，所述过渡结构层包括：位于所述第一衬底表面的缓冲层；以及，位于所述缓冲层背离所述第一衬底一侧的超晶格层。可选的，所述缓冲层为BN缓冲层。可选的，所述柱状外延还包括位于所述P型外延层背离所述第一衬底一侧的P型覆盖层。可选的，位于所述反射层与所述发光外延层之间还包括透明导电层。可选的，位于所述反射层与所述P型电极结构之间还包括导电薄膜层。可选的，所述导电薄膜层为石墨烯导电薄膜层。可选的，所述N型电极结构包括：位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型欧姆接触层，其中，所述N型欧姆接触层通过穿透所述第一衬底的至少一个电极栓与所述N型外延层相连通，且所述电极栓的侧壁具有隔离层；以及，位于所述N型欧姆接触层背离所述第一衬底一侧的N型电极；及，所述P型电极结构包括：位于所述反射层背离所述第一衬底一侧的P型欧姆接触层；以及，位于所述P型欧姆接触层背离所述第一衬底一侧的P型电极。相应的，本专利技术还提供了一种紫外LED垂直结构芯片的制作方法，包括：提供一第一衬底；在所述第一衬底一表面形成发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底表面的N型外延层，位于所述N型外延层背离所述第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；在所述发光外延层背离所述第一衬底一侧形成反射层；在所述第一衬底背离所述发光外延层一侧形成N型电极结构，且在所述反射层背离所述第一衬底一侧形成P型电极结构。可选的，所述发光外延层的制作包括：在所述第一衬底表面形成N型外延层；在所述N型外延层背离所述第一衬底一侧形成掩膜层；在所述掩膜层背离所述第一衬底一侧沉积单层的球状颗粒层；对所述球状颗粒层进行预设工艺处理，以使球状颗粒层的球状颗粒缩小且塌陷为岛状凸起；在所述球状颗粒层背离所述第一衬底一侧沉积金属薄膜层；去除所述金属薄膜层覆盖所述岛状凸起的部分，且保留所述金属薄膜层位于相邻岛状凸起之间间隙的部分；去除所述岛状凸起；刻蚀掉所述掩膜层未被所述金属薄膜层覆盖的部分，形成多个柱状凹槽；去除所述金属薄膜层；在所述柱状凹槽内依次沉积多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层，以形成组成所述柱状外延阵列的所述柱状外延；去除所述掩膜层剩余部分得到所述发光外延层。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法，包括：第一衬底；位于所述第一衬底一表面的发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底表面的N型外延层，位于所述N型外延层背离所述第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；位于所述发光外延层背离所述第一衬底一侧的反射层；以及，位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型电极结构，及位于所述反射层背离所述第一衬底一侧的P型电极结构。由上述内容可知，本专利技术提供的技术方案，发光外延层包括有柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层，其中，相邻柱状外延之间由于具有间隙而被空气相互贯通，进而能够通过柱状外延阵列和外界空气两种界面之间的全反射及光线散射效应，增强紫外LED芯片的出光效率和散热效果，提高了紫外LED芯片的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种紫外LED芯片的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种紫外LED芯片的制作方法的流程图；图3-图6为图2中各步骤对应的结构示意图；图7-图17为发光外延层制作方法各步骤对应的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，目前在图形化衬底模板、外延材料生长等过程中，由于结构设计不合理、LED外延片中内部接触层材料以及外延层结构之间的光吸收现象，而导致现有紫外LED芯片的光效差、亮度不高等问题。基于此，本申请实施例提供了一种紫外LED垂直结构芯片及其制作方法，发光外延层包括有柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层、P型外延层和P型覆盖层，其中，相邻柱状外延之间由于具有间隙而被空气相互贯通，进而能够通过柱状外延阵列和外界空气两种界面之间的全反射及光线散射效应，增强紫外LED芯片的出光效率和散热效果，提高了紫外LED芯片的性能。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图17对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。参考图1所示，为本申请实施例提供的一种紫外LED垂直结构芯片的结构示意图，其中，紫外LED垂直结构芯片包括：第一衬底100；位于所述第一衬底100一表面的发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底100表面的N型外延层210本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，包括：第一衬底；位于所述第一衬底一表面的发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底表面的N型外延层，位于所述N型外延层背离所述第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；位于所述发光外延层背离所述第一衬底一侧的反射层；以及，位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型电极结构，及位于所述反射层背离所述第一衬底一侧的P型电极结构。

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，包括：第一衬底；位于所述第一衬底一表面的发光外延层，所述发光外延层包括：位于所述第一衬底表面的N型外延层，位于所述N型外延层背离所述第一衬底一侧的柱状外延阵列，且每一柱状外延包括依次垂直所述N型外延层叠加的多量子阱有源层、电子阻挡层和P型外延层；位于所述发光外延层背离所述第一衬底一侧的反射层；以及，位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型电极结构，及位于所述反射层背离所述第一衬底一侧的P型电极结构。2.根据权利要求1所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，位于所述第一衬底与所述发光外延层之间还包括过渡结构层，所述过渡结构层包括：位于所述第一衬底表面的缓冲层；以及，位于所述缓冲层背离所述第一衬底一侧的超晶格层。3.根据权利要求2所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，所述缓冲层为BN缓冲层。4.根据权利要求1所述的紫外LED垂直结构芯片，所述柱状外延还包括位于所述P型外延层背离所述第一衬底一侧的P型覆盖层。5.根据权利要求1所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，位于所述反射层与所述发光外延层之间还包括透明导电层。6.根据权利要求1所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，位于所述反射层与所述P型电极结构之间还包括导电薄膜层。7.根据权利要求6所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，所述导电薄膜层为石墨烯导电薄膜层。8.根据权利要求1所述的紫外LED垂直结构芯片，其特征在于，所述N型电极结构包括：位于所述第一衬底背离所述发光外延层一侧的N型欧姆接触层，其中，所述N型欧姆接触层通过穿透所述第一衬底的至少一个电极栓与所述N型外延层相...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，杨思攀，王润，赵韦人，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44