UVC半导体发光器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种UVC半导体发光器件，包括：衬底；外延层，其设置于衬底上，外延层包括依次设置的N型AlGaN层、MQW发光层、P型AlGaN层和P‑GAN层；N电极层，其设置于N型AlGaN层上；P电极层，其设置于P‑GAN层上；以及反射层，其设置于P型AlGaN层上。本发明专利技术的UVC半导体发光器件，减少P‑GAN层对深紫外光的吸收，并且增加反射层，先制作欧姆接触电极减少高温退火对反射层的影响，从而可以大大增加出光效率。本发明专利技术还提供了一种UVC半导体发光器件的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
UVC半导体发光器件及其制作方法
本专利技术属于半导体
，具体地说，本专利技术涉及一种UVC半导体发光器件及其制作方法。
技术介绍
紫外线覆盖波长为100nm～400nm。一般UVA波长是315nm～400nm；UVB波长是315nm～280nm；UVC波长是100nm～280nm。对比荧光发光和气体放电发光，发光二极管的发光方法可更有效率。深紫外发光二极管(LED)凭借节能，无毒无污染，体积小，在杀菌消毒领域具有众多潜在市场应用价值和前景。市场应用有：加湿器、空气净化器、制冰箱、智能马桶、食物保鲜盒、商用空调、奶瓶消毒器、宠物灭菌直饮瓶、智能垃圾桶、车载空调、挂式空调、冰箱、洗衣机、便携式灭菌器、厨具智能消毒柜等等。然而对于深紫外LED芯片而言，目前的技术瓶颈主要是因其外延材料特殊，电光转换效率很低，芯片结温高，使用寿命短。对于波长低于280nm的深紫外LED芯片，目前老化寿命普遍不超过2000小时，无法满足未来中高端的市场应用需求。如何设计一种可提高深紫外LED寿命的芯片成为亟待解决的问题。通常，紫外线发光二极管具有多层不同材料结构。材料与厚度的选择影响到LED的发光波长。为提升取光效率，这些多层结构都是选择不同的化学成分组成，以促进光电载流子独立进入复合区(一般是量子阱)。在量子阱一侧掺以施主原子从而提高电子的浓度(N型层)，另外一侧掺以受主原子从而提高空洞的浓度(P型层)，普通GAN的能隙不足以得到深紫外的波长，为了增加能隙需要掺杂非常高的Al组分。为了与较高的Al组分的器件形成欧姆接触通常需要使用高温退火的方式，P-GAN层材料的特殊性质决定该层会吸收紫外光。现有技术将P层刻蚀到N区，分别在N区P区制作欧姆接触电极，将正负电极制作在同一面上，覆盖上大面积的金属bonding层增加散热功能。现有高AL组分的氮化镓UVC器件存在主要问题如下：1、P-GAN层吸收紫外光，量子阱发出的紫外光到P-GAN层将会被大量吸收，所以发射向氮化镓P型层的紫外光将无法被提取。2、现有器件制作成垂直结构，并且外出微光通道，在制作反射镜与欧姆接触电极，但制作流程存在缺陷，欧姆接触的高温退火会对反射层造成损伤，增加紫外光的吸收，并且N区的欧姆接触也需要高温退火并未体现；3、现有器件制作成垂直结构，在N区制作图形形成反光柱，存在几点问题；首先，去除衬底后片源会变薄一般在几百微米，这种情况下进行光刻、清洗、蒸镀、刻蚀片源破碎几率较大；其次，高温退火会造成反射金属层变质影响反射效果。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种UVC半导体发光器件，目的是提高出光效率。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：UVC半导体发光器件，包括：衬底；外延层，其设置于衬底上，外延层包括依次设置的N型AlGaN层、MQW发光层、P型AlGaN层和P-GAN层；N电极层，其设置于N型AlGaN层上；P电极层，其设置于P-GAN层上；以及反射层，其设置于P型AlGaN层上。所述外延层还包括设置于所述衬底上的AlN层和设置于AlN层上的缓冲层，所述N型AlGaN层设置于缓冲层上。所述外延层具有第一凹槽和第二凹槽，所述反射层位于第一凹槽中，所述N电极层位于所述第二凹槽中。所述的UVC半导体发光器件还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一凹槽和第二凹槽的内壁面上以及所述反射层上。所述的UVC半导体发光器件还包括与所述N电极层和P电极层相接触的焊盘层，所述绝缘层位于焊盘层与所述外延层之间。所述N电极层包括从Ti、Al和Au所组成的组中选择的至少一种材料。所述P电极层包括从Ni和Au所组成的组中选择的至少一种材料。本专利技术还提供了一种UVC半导体发光器件的制作方法，包括步骤：S1、提供衬底，在衬底上制备外延层；S2、对外延层进行图形化刻蚀，刻蚀出P-Gan区和N型Gan区；S3、在N型Gan区制备N电极层；S4、在外延层的P-GAN层上制备P电极层；S5、在外延层的P型AlGaN层上制备反射层；S6、在P-Gan区和N型Gan区的内壁面上以及反射层上制备绝缘层；S7、制备与N电极层和P电极层相接触的焊盘层，绝缘层位于焊盘层与外延层之间。所述步骤S1中，在所述衬底上依次沉积AlN层、缓冲层、N型AlGaN层、MQW发光层、P型AlGaN层和P-GAN层。所述N型AlGaN层的厚度为1.5～2.5um。本专利技术的UVC半导体发光器件，减少P-GAN层对深紫外光的吸收，并且增加反射层，先制作欧姆接触电极减少高温退火对反射层的影响，从而可以大大增加出光效率。附图说明本说明书包括以下附图，所示内容分别是：图1是本专利技术UVC半导体发光器件的结构示意图；图2-图6是步骤S1-S6的器件结构变化示意图；图中标记为：100、衬底；101、AlN层；102、缓冲层；103、N型AlGaN层；104、MQW发光层；105、P型AlGaN层；106、P-GAN层；107、反射层；108、P电极层；109、N电极层；110、焊盘层；111、绝缘层。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。如图1所示，本专利技术提供了一种UVC半导体发光器件，UVC半导体发光器件是指波长小于280nm的深紫外半导体发光器件，其包括衬底100、外延层、N电极层109、P电极层108和反射层107。外延层设置于衬底100上，外延层包括依次设置的N型AlGaN层(N型铝镓氮层)103、MQW发光层(量子阱发光层)104、P型AlGaN层(P型铝镓氮层)105和P-GAN层(P型氮化镓层)106。N电极层109设置于N型AlGaN层103上，P电极层108设置于P-GAN层106上，反射层107设置于P型AlGaN层105上。具体地说，如图1所示，外延层还包括设置于衬底100上的AlN层(氮化铝层)101和设置于AlN层101上的缓冲层102，N型AlGaN层103设置于缓冲层102上，AlN层101、缓冲层102、N型AlGaN层103、MQW发光层104、P型AlGaN层105和P-GAN层106为由下至上依次设置。如图1所示，外延层具有第一凹槽和第二凹槽，反射层107位于第一凹槽中，N电极层109位于第二凹槽中。通过对外延层进行刻蚀，可以在外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽为从P-GAN层106的上表面刻蚀至P型AlGaN层105的上表面而形成的凹槽，第二凹槽为从P型AlGaN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.UVC半导体发光器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n外延层，其设置于衬底上，外延层包括依次设置的N型AlGaN层、MQW发光层、P型AlGaN层和P-GAN层；/nN电极层，其设置于N型AlGaN层上；/nP电极层，其设置于P-GAN层上；以及/n反射层，其设置于P型AlGaN层上。/n

【技术特征摘要】
1.UVC半导体发光器件，其特征在于，包括：
衬底；
外延层，其设置于衬底上，外延层包括依次设置的N型AlGaN层、MQW发光层、P型AlGaN层和P-GAN层；
N电极层，其设置于N型AlGaN层上；
P电极层，其设置于P-GAN层上；以及
反射层，其设置于P型AlGaN层上。


2.根据权利要求1所述的UVC半导体发光器件，其特征在于，所述外延层还包括设置于所述衬底上的AlN层和设置于AlN层上的缓冲层，所述N型AlGaN层设置于缓冲层上。


3.根据权利要求1或2所述的UVC半导体发光器件，其特征在于，所述外延层具有第一凹槽和第二凹槽，所述反射层位于第一凹槽中，所述N电极层位于所述第二凹槽中。


4.根据权利要求3所述的UVC半导体发光器件，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一凹槽和第二凹槽的内壁面上以及所述反射层上。


5.根据权利要求4所述的UVC半导体发光器件，其特征在于，还包括与所述N电极层和P电极层相接触的焊盘层，所述绝缘层位于焊盘层与所述外延层之间。


6.根据权利要求1至5任一所述的UVC半导体发光器件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：季韬，单卫平，赵海明，胡新星，仇成功，严晨曦，刘志远，
申请(专利权)人：芜湖启迪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34