一种UVC-LED芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种UVC

【技术实现步骤摘要】
一种UVC
‑
LED芯片及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种UVC
‑
LED芯片及其制作方法。

技术介绍

[0002]最近因环境污染、细菌等问题，杀菌、消毒受到越来越多的关注，传统的杀菌方式有热/蒸汽杀菌、化学杀菌法、光杀菌法等等。
[0003]其中的热/蒸汽杀菌是最大众最普遍的杀菌方式，主要用于像金属、金属制品那样在100度的温度下也不会发生热变形的材料，如果材料不具备这样的特性，热/蒸汽杀菌方法的使用就会受到限制。而且热/蒸汽杀菌法需要直接暴露在热/蒸汽之下才有杀菌效果，所以在类似于大空间范围内的杀菌时，其使用也会受到限制，因此用于空间杀菌的主要方式是化学杀菌法。
[0004]化学杀菌法是直接向杀菌对象喷洒化学药品来进行杀菌，在大的空间内及物体表面喷洒化学药品，可以有效灭杀空间内物体表面的细菌。但使用化学杀菌法只能暂时有效去除细菌、病毒，其效果在使用完后会立即展现出来，但细菌、病毒在特征上会再次增加，因此使用化学药品杀菌需要经常且持续性地进行杀菌处理。但是化学药品杀菌时，会使用杀菌剂主要成分是氯(CI)系列的药品，虽然可以有效去除细菌和病毒，但对人体有害，需小心使用。所以在使用这些药品时，需注意不要被人体的呼吸道直接吸入。虽然化学方法有利于细菌、病毒可直接接触的表面杀菌，但不适用于空气杀菌，最小化人体有害性甚至可以空气杀菌的方法之一就是使用光杀菌法。
[0005]用于传统光杀菌法的光源是水银灯，因一般使用的水银灯利用高电压电气放电效应，不仅会产生杀菌所需的波长，其他波长的光也会一起产生。尤其是水银灯产生的185nm的光，因具有能把大气中氧气(O2)转化成臭氧(O3)的光能，在使用水银灯时，臭氧(O3)气体会一同产生。一般情况下如果臭氧(O3)气体被人体吸入，众所周知会诱发肺癌，所以在使用水银灯进行杀菌时需小心使用。因2020水银灯使用限制规约的启动，展开了对能够替代水银灯的新光源的研究，作为最接近的光源，UVC LED隆重登场。
[0006]1993年由日本中村博士开发出的blue led使技术得到大力且持续的发展，现已广泛应用于我们生活中的照明、显示器等领域。LED和其他光源不一样，因可以选择性地制造出所需的特定波长，适用于很多产业。以Blue LED为基础的InGaN因带隙(energy band gap)的问题，不能制造出UVA以下的波长带。具有细菌及病毒杀菌作用的波长领域是265nm领域，为了发出该波长领域的光，应使用带隙比InGaN更高的AlGaN材料。最近已经开始研发可制造出高质量AlGaN层的设备和发出275nm波长的UVC LED。UVC LED和传统blue LED一样，使用Si和Mg作为用于供给电流的p
‑
,n
‑
电极惨杂材料，N
‑
电极惨杂材料Si，惨杂进AlGaN层的过程虽然不是那么的困难，但用作P
‑
电极材料的Mg，适量惨杂进AlGaN却有很多困难。
[0007]UVC LED和传统blue LED一样，把惨杂了Mg的GaN用作P
‑
电极层。如果把pGaN层用作p
‑
电极层的话，因门槛电压比AlGaN低，具有可以降低LED驱动电压的优点。但是用作p
‑
电极层的p
‑
type GaN层是GaN吸收光谱(GaN absorption spectrum)，会吸收掉275nm的光，吸
收UVC LED主要发光波长275nm光的过程，是使UVC LED光效率降低的主要原因。为了解决这样的问题，用非GaN层的AlGaN层替代p
‑
电极层。但是，UVC所使用的p
‑
type AlGaN层因电子阻挡层(Electron blocking layer)的使用，导致AI含量高，惨杂Mg是有困难的。但是为了制造出高光效率的UVC LED，应使用非传统pGaN层的pAlGaN层。因此，用作电极层的金属种类和制作过程会有很多差异，这样制作出来的UVC LED的光效率相对来说提高了，但会带来包括驱动电压在内的附加问题。这样的驱动电压提升导致制作出来的UVC LED可靠性低下，光效率较低。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种UVC
‑
LED芯片及其制作方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]一种UVC
‑
LED芯片，包括衬底、设置在衬底上的外延层、N电极层和P电极层，所述外延层包括从下至上依次设置的AlN层、AlGaN层、n
‑
AlGaN层、MQW发光层、p
‑
AlGaN层和p
‑
GAN层，所述p
‑
AlGaN层和所述p
‑
GaN层之间插入有ESL蚀刻停止层，所述ESL蚀刻停止层对所述p
‑
GaN层选择性地进行蚀刻，使得所述p
‑
GaN层分成两部分，其中一部分所述p
‑
GaN层的厚度不小于另外一部分所述p
‑
GaN层的厚度小于所述p
‑
GaN层全部覆盖有所述P电极层，所述N电极层设置在所述n
‑
AlGaN层上。
[0011]进一步的，所述AlGaN层的组分为AlGa
v
N，0≤v<0.5；其厚度为1μm～3μm。
[0012]进一步的，所述n
‑
AlGaN层的组分为n
‑
AlGawN，0≤w≤0.6；所述n
‑
AlGaN层和所述AlGaN层的厚度之和大于5μm。
[0013]进一步的，所述MQW发光层的组分为AlGa
x
N和AlGa
y
N，其中0<x≤0.9，0<y≤0.85，x+w>y，x>y≥w。
[0014]进一步的，所述p
‑
AlGaN层的组分为p
‑
AlGa
z
N，0≤z≤0.6；其厚度为
[0015]进一步的，所述p
‑
GAN层的厚度为
[0016]本专利技术还提供了上述UVC LED芯片的制作方法，所述制作方法具体包括以下步骤：
[0017]步骤S1，提供蓝宝石衬底，采用MOCVD系统，在衬底上依次生长ALN层、AlGaN层、n
‑
AlGaN层、MQW发光层、p
‑
AlGaN层、ESL蚀刻停止层和p
‑
GAN层，得到外延层；
[0018]步骤S2，对步骤S1得到的外延层进行图形化刻蚀，将部分所述N型AlGaN层的N型AlGaN结构暴露出来，并在其上面制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UVC
‑
LED芯片，包括衬底、设置在衬底上的外延层、N电极层和P电极层，所述外延层包括从下至上依次设置的AlN层、AlGaN层、n
‑
AlGaN层、MQW发光层、p
‑
AlGaN层和p
‑
GAN层，其特征在于，所述p
‑
AlGaN层和所述p
‑
GaN层之间插入有ESL蚀刻停止层，所述ESL蚀刻停止层对所述p
‑
GaN层选择性地进行蚀刻，使得所述p
‑
GaN层分成两部分，其中一部分所述p
‑
GaN层的厚度不小于另外一部分所述p
‑
GaN层的厚度小于所述p
‑
GaN层全部覆盖有所述P电极层，所述N电极层设置在所述n
‑
AlGaN层上。2.如权利要求1所述的一种UVC LED芯片，其特征在于：所述AlGaN层的组分为AlGa
v
N，0≤v<0.5；其厚度为1μm～3μm。3.如权利要求2所述的一种UVC LED芯片，其特征在于：所述n
‑
AlGaN层的组分为n
‑
AlGa
w
N，0≤w≤0.6；所述n
‑
AlGaN层和所述AlGaN层的厚度之和大于5μm。4.如权利要求3所述的一种UVC LED芯片，其特征在于，所述MQW发光层的组分为AlGa
x
N和AlGa
y
N，其中0<x≤0.9，0<y≤0.85，x+w>y，x>y≥w。5.如权利要求4所述的一种UVC LED芯片，其特征在于，所述p
‑
AlGaN层的组分为p<...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤磊，徐丽琼，吴叶楠，姜栋裕，
申请(专利权)人：嘉兴鼎镓半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：