一种紫外发光二极管芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种紫外发光二极管芯片，包括基板，所述基板上设置有过渡层；还包括：第一半导体层，所述第一半导体层设置在过渡层上，所述有源层上设置有电流阻挡层和第二半导体层，所述第一半导体层上与有源层不接触的位置处设置有芯片第一接触层，所述第二半导体层上设置有半导体接触层。该紫外发光二极管芯片，通过发光器件半导体材料比例及厚度调整，完全或部分去除了原来发光器件上不透光的氮化镓接触层，并增加紫外反射层，大幅提高紫外线的光萃取效率，同时采用半导体层的孤岛设计，有利于绝缘保护层对器件的刻蚀斜面进行有效地覆盖和保护，提高了器件的可靠性，并可通过孤岛之间的串并结构满足不同的电压需求。岛之间的串并结构满足不同的电压需求。岛之间的串并结构满足不同的电压需求。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外发光二极管芯片


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体为一种紫外发光二极管芯片。

技术介绍

[0002]紫外LED器件是近年来迅速发展起来的新型的进行物理消杀的光电器件，其中的核心部件是以紫外外延片和芯片，生长材料主要为氮化铝镓系半导体材料。目前量产的紫外LED芯片的峰值波长在240～360nm之间，用于杀菌消毒的更是集中在250～280nm之间。由于这个波段的紫外线光子能量较高，在很多材料，甚至包括外延片本身材料氮化镓、氮化铝镓中都有较严重的吸收。另一方面，由于高浓度的P型氮化铝镓的掺杂比较难实现，为了实现良好的欧姆接触，深紫外的外延片的接触层通常采用相对成熟的氮化镓作为接触层，相比于氮化铝镓，氮化镓对于紫外线吸收较为严重；同时在芯片结构上，紫外发光二管芯片采用倒装结构，即基板面朝上，有源层和电极面朝下，这样由有源层发出的紫外线向上的部分透过基板后可以逸出到芯片以外，但向下照向接触层和电极部分的紫外线在通过P型接触层时，被直接吸收，转化为热，这不仅造成效率低下，也容易导致器件发生劣化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种紫外发光二极管芯片，通过发光器件半导体材料比例及厚度调整，完全或部分去除了原来发光器件上不透光的氮化镓接触层，并增加紫外反射层，大幅提高紫外线的光萃取效率，同时采用半导体层的孤岛设计，有利于绝缘保护层对器件的刻蚀斜面进行有效地覆盖和保护，提高了器件的可靠性，并通过孤岛之间的串并结构方便满足不同的电压需求，本专利技术技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紫外发光二极管芯片，包括基板，所述基板上设置有过渡层；还包括：第一半导体层，所述第一半导体层设置在过渡层上，且第一半导体层呈多个孤立小岛状分布，并且第一半导体层上设置有有源层，而且有源层的面积小于第一半导体层的面积，所述有源层上设置有电流阻挡层和第二半导体层，且电流阻挡层的势垒高度高于有源层，并且第二半导体层位于电流阻挡层上方位置，所述第一半导体层上与有源层不接触的位置处设置有芯片第一接触层，且芯片第一接触层和第一半导体层通过合金工艺实现第一类欧姆接触，所述第二半导体层上设置有半导体接触层，且半导体接触层上安装有芯片第二接触层，并且芯片第二接触层和半导体接触层通过合金工艺实现第二类欧姆接触；反射层，所述反射层安装于芯片第二接触层上，且反射层、芯片第一接触层和芯片第二接触层上均安装有电流扩展层；绝缘保护层，所述绝缘保护层设置在过渡层、有源层、电流阻挡层、第二半导体层、半导体接触层、芯片第一接触层、芯片第二接触层、反射层和电流扩展层的表面以及第一半
导体层上小岛侧壁位置处，且绝缘保护层上设置有开口，并且绝缘保护层上设置有芯片电极，而且芯片电极通过绝缘保护层上的开口与电流扩展层相连接。
[0005]进一步的，所述基板的材料为氮化铝、氧化铝、硅或碳化硅中的一种，且在完成紫外发光二极管芯片制作后通过湿法腐蚀、激光剥离等技术手段全部或部分去除基板，或者通过气相沉积、蒸发镀膜、原子层堆积、光刻、湿法腐蚀、干法刻蚀等技术在基板设置增透层或者粗化结构。
[0006]进一步的，所述过渡层采用氮化铝或者不同铝组分比例的氮化铝镓作为材料制备而成的单层或者多层结构，且过渡层通过离子溅射、有机金属化学气相沉积、液相外延的方式制备而成，所述第一半导体层的材料为第一类型掺杂的氮化铝镓，且第一半导体层为单层结构或者不同铝组分比例的氮化铝镓的多层结构，并且第一半导体层的厚度为100～10000nm，优选的厚度为500～2000nm。
[0007]进一步的，所述有源层为不同组分的氮化铝镓交替排列构成的多层量子阱结构，且有源层阱垒对数为1～30对，优选的阱垒对数为3～15对，所述电流阻挡层采用高铝组分氮化铝镓材料，且电流阻挡层所用材料内的铝含量要高于有源层和第二半导体层所用材料内的铝含量，并且电流阻挡层为单层或多层结构，优选的多层结构为多层超晶格结构。
[0008]进一步的，所述第二半导体层采用第二类型掺杂的氮化铝镓材料，且第二半导体层为单层或组分渐变的多层结构，并且第二半导体层的厚度为10～1000nm，优选的厚度为30～500nm。
[0009]进一步的，所述半导体接触层的材料采用氮化铝镓、铝组分渐变的氮化铝镓或氮化镓中的一种，若采用氮化镓作为材料时，其中氮化镓厚度采用0～500nm，优选的厚度为0～10nm。
[0010]进一步的，所述芯片第一接触层的材料为氮化镓、氧化铟锡、钛、铝、铬、金、铂、铑、钯、镍的中一种或多种组合，所述芯片第二接触层材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌、石墨烯以及钛、铝、铬、金、铂、铑、镍等金属的中一种或多种，且芯片第二接触层采用氧化铟锡材料时的厚度为0.1～30nm，并且芯片第二接触层采用其他材料时的厚度为0.1～5nm。
[0011]进一步的，所述反射层的材料采用铝、铑、钯、镍铝、镍铑、钛铝、钛铑和分布式布拉格反射镜介质膜中的一种或者上述金属材料与氧化硅、氮化硅、氧化铝和分布式布拉格反射镜介质膜中的多种，所述电流扩展层的材料采用金属钛、铬、镍、铝、金和铂中的一种或者多种，所述反射层材料采用导电材料时电流扩展层直接设置在反射层上，且反射层设置在第一接触层和芯片第二接触层上用起反射作用的同时可以起到导电的功能，所述反射层采用分布式布拉格反射镜介质膜时电流扩展层通过分布式布拉格反射镜介质膜上设置的开孔与芯片第二接触层相连接，所述电流扩展层对第一半导体层上的各个孤立小岛进行串联或并联。
[0012]进一步的，所述绝缘保护层的材料为氧化铝、氮化硅、氧化硅中的一种或多种，且绝缘保护层的厚度为100～10000um。
[0013]进一步的，所述芯片电极的材料为钛、镍、铬、金、铝、金锡合金和银锡合金中的一种或多种，且芯片电极的厚度为100～20000nm，优选的为1000～6000nm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术，将传统结构中对紫外光强烈吸收的芯片接触层去除，用对紫外线无吸
收的氮化铝镓代替传统紫外结构中对紫外线强烈吸收的氮化镓半导体层和半导体接触层，采用紫外透过率较高的芯片第二接触层，并在芯片第二接触层上设置反射层，从而大幅提高紫外发光器件的光萃取效率，传统技术中高质量的P型氮化铝镓材料难以制备，同时低接触电阻P型接触较难实现，因此常见的紫外发光器件中，通常还是采用相对成熟的氮化镓作为P型接触层，而辐射波长280nm左右的紫外线是无法穿透氮化镓材料的，这也就造成紫外器件的辐射效率较低；2.本专利技术，第一半导体层的孤岛设计，有利于绝缘保护层对器件的刻蚀斜面进行有效地覆盖和保护，提高了器件的可靠性，同时孤岛之间的串并结构可以满足不同的电压需求，提高适用性，本专利技术中，照到另一面的紫外线可以通过设置的反射层反射回蓝宝石面，极大的提高了紫外线逃逸几率，进而提高了紫外线的利用率，而传统技术中，紫外发光器件有源层发出的紫外线照射到蓝宝石面的光线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外发光二极管芯片，包括基板（101），所述基板（101）上设置有过渡层（102）；其特征在于：还包括：第一半导体层（103），所述第一半导体层（103）设置在过渡层（102）上，且第一半导体层（103）呈多个孤立小岛状分布，并且第一半导体层（103）上设置有有源层（104），而且有源层（104）的面积小于第一半导体层（103）的面积，所述有源层（104）上设置有电流阻挡层（105）和第二半导体层（106），且电流阻挡层（105）的势垒高度高于有源层（104），并且第二半导体层（106）位于电流阻挡层（105）上方位置，所述第一半导体层（103）上与有源层（104）不接触的位置处设置有芯片第一接触层（108），且芯片第一接触层（108）和第一半导体层（103）通过合金工艺实现第一类欧姆接触，所述第二半导体层（106）上设置有半导体接触层（107），且半导体接触层（107）上安装有芯片第二接触层（109），并且芯片第二接触层（109）和半导体接触层（107）通过合金工艺实现第二类欧姆接触；反射层（110），所述反射层（110）安装于芯片第二接触层（109）上，且反射层（110）、芯片第一接触层（108）和芯片第二接触层（109）上均安装有电流扩展层（111）；绝缘保护层（112），所述绝缘保护层（112）设置在过渡层（102）、有源层（104）、电流阻挡层（105）、第二半导体层（106）、半导体接触层（107）、芯片第一接触层（108）、芯片第二接触层（109）、反射层（110）和电流扩展层（111）的表面以及第一半导体层（103）上小岛侧壁位置处，且绝缘保护层（112）上设置有开口，并且绝缘保护层（112）上设置有芯片电极（113），而且芯片电极（113）通过绝缘保护层（112）上的开口与电流扩展层（111）相连接。2.根据权利要求1所述的一种紫外发光二极管芯片，其特征在于：所述基板（101）的材料为氮化铝、氧化铝、硅或碳化硅中的一种，且在完成紫外发光二极管芯片制作后通过湿法腐蚀、激光剥离、机械研磨抛光等技术手段全部或部分去除基板（101），或者通过气相沉积、蒸发镀膜、原子层堆积、光刻、湿法腐蚀、干法刻蚀等技术在基板（101）设置增透层或者粗化结构。3.根据权利要求1所述的一种紫外发光二极管芯片，其特征在于：所述过渡层（102）采用氮化铝或者不同铝组分比例的氮化铝镓作为材料制备而成的单层或者多层结构，且过渡层（102）通过离子溅射、有机金属化学气相沉积、液相外延的方式制备而成，所述第一半导体层（103）的材料为第一类型掺杂的氮化铝镓，且第一半导体层（103）为单层结构或者不同铝组分比例的氮化铝镓的多层结构，并且第一半导体层（103）的厚度为100～10000nm，优选的厚度为500～2000nm。4.根据权利要求1所述的一种紫外发光二极管芯片，其特征在于：所述有源层（104...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑远志，康建，姚禹，慕永刚，郑明兰，陈向东，
申请(专利权)人：圆融光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：