一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構，在芯片周圍設置與第一電極相連接的第一型擴展電極，第一型擴展電極與第一電極設置于第一型歐姆接觸層之上，通過電極隔離層隔離第一電極、第一型擴展電極與外延結構的連接；第一型歐姆接觸層置于第一型導電層之上，且通過電極隔離層隔離第一型歐姆接觸層與外延結構的連接。本發(fā)明還公開一種紫外發(fā)光二極管的芯片結構制作方法。本發(fā)明有效降低深紫外發(fā)光二極管的工作電壓，且提高內量子效率。
【專利說明】
一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構及其制作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術領域，尤其是指一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]隨著發(fā)光二極管技術的迅猛發(fā)展，深紫外發(fā)光二極管成為發(fā)光二極管發(fā)展的另一大熱門。深紫外發(fā)光二極管在照明、殺菌、醫(yī)療、印刷、生化檢測、高密度的信息儲存和保密通訊等領域具有重大應用價值。深紫外波長范圍介于100-280納米，采用AlGaN材料當有源區(qū)材料是實現(xiàn)深紫外LED器件產品的最佳選擇。
[0003]在深紫外發(fā)光二極管技術發(fā)展過程，由于深紫外發(fā)光二極管主要由AlGaN、AlN等三五族化合物構成，獲得較好晶體質量的外延生長具有較大難度。因此，研究初期主要集中在外延材料生長工藝研究。發(fā)展至今，外延材料生長已能制備出晶體質量較好的AlGaN、AlN等三五族化合物。但在深紫外外延過程發(fā)現(xiàn)不僅P型摻雜的并入效率低，N型摻雜的并入效率也不高，由于深紫外LED器件采用同側電極，所以N型電流擴展效果也不理想，導致深紫外發(fā)光二極管的工作電壓較高且內量子效率低。
[0004]為了解決上述問題，改善發(fā)光二極管的N型擴展效果，提高深紫外發(fā)光二極管效率及降低工作電壓，本案由此產生。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構及其制作方法，主要通過在芯片周圍設置第一型擴展電極，且在第一型擴展電極及第一型電極下設置一層高摻的GaN材料的第一型歐姆接觸層，使得第一型歐姆接觸層與下面AlGaN材料構成的第一型導電層形成界面效應，提高擴展電極的電流擴展效果;有效降低深紫外發(fā)光二極管的工作電壓，且提高內量子效率。
[0006]為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構，在芯片周圍設置與第一電極相連接的第一型擴展電極，第一型擴展電極與第一電極設置于第一型歐姆接觸層之上，通過電極隔離層隔離第一電極、第一型擴展電極與外延結構的連接;第一型歐姆接觸層置于第一型導電層之上，且通過電極隔離層隔離第一型歐姆接觸層與外延結構的連接。
[0007]進一步，所述第一型歐姆接觸層采用GaN材料。采用GaN材料能與含鋁材料的第一型導電層n-AlGaN在界面上形成電流阻擋效應，有利于增強第一型擴展電極的電流擴展效果O
[0008]進一步，所述第一型歐姆接觸層采用高摻雜。采用高摻雜的GaN材料容易與第一型擴展電極且與第一電極形成歐姆接觸。
[0009]進一步，所述電極隔離層采用AlN材料。采用AlN材料對于后續(xù)二次外延高摻的GaN材料既保護了第一次的外延材料，又避免電極隔離層的分解對反應腔的污染。
[0010]—種紫外發(fā)光二極管的芯片結構制作方法，包括以下步驟:
一、提供一外延襯底，采用MOCVD在外延襯底上依次形成緩沖層、第一型導電層、有源層、電子阻擋層、第二型限制層、第二型導電層；
二、在外延表面的第二型導電層上采用掩膜、光刻形成第一電極及擴展電極制作區(qū)域；
三、采用ICP蝕刻第一電極及擴展電極制作區(qū)域，深度至第一型導電層的中間厚度位置；
四、處理干凈外延片，再置于PVD蒸鍍，在第二型導電層、外延層側面形成AlN電極隔離層；
五、外延片再置于MOCVD二次外延生長nn-GaN材料于第一電極及擴展電極制作區(qū)域形成第一型歐姆接觸層；
六、采用掩膜光刻及帶元素探測的ICP蝕刻技術，去除第二型導電層上的AlN材料及nn-GaN，露出第二型導電層；
七、在第二型導電層上形成ITO透明導電層；
八、在同時在ITO透明導電層上形成第二電極;在第一電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層上形成第一電極;在擴展電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層上形成擴展電極。
[0011]本發(fā)明在Al含量高的AlGaN系的深紫外發(fā)光二極管中采用GaN材料，η型摻雜能容易地獲得高摻雜濃度。避免常規(guī)結構中η型歐姆接觸層n-AlGaN為了獲得高摻達到歐姆接觸而導致的晶體質量變差。從而導致發(fā)光區(qū)的非輻射復合嚴重，有利于增加有源區(qū)的復合效率。在芯片周圍設計第一型擴展電極且與第一電極相連接，底部與第一型歐姆接觸層接觸，且第一型歐姆接觸層GaN底面與第一型導電層n-AlGaN接觸，采用這種結構設計使η電極的電流能有效地擴展開，由于GaN材料與n-AlGaN材料阻抗不同引起的界面效應使得電流更容易在nn-GaN材料層整面擴展開。
[0012]由于深紫外材料的特性，P型摻雜的高溫退火(700_800°C)采用常規(guī)的恒溫條件退火，摻雜源與H的絡合物中的H鍵不易被完全破壞，但通過反復高溫退火、降溫、降溫退火、升溫的退火溫度脈沖，能增加對殘余的摻雜源與H的絡合物中的H鍵再破壞力度，且引入低溫退火工藝，提高P型的激活效率。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的主視圖；
圖2是本發(fā)明的俯視圖；
圖3本發(fā)明制作流程圖一；
圖4本發(fā)明制作流程圖二；
圖5本發(fā)明制作流程圖三；
圖6本發(fā)明制作流程圖四。
[0014]標號說明
襯底I緩沖層2
外延結構3第一型導電層31
有源區(qū)32電子阻擋層33
第二型限制層34第二型導電層35 隔離層4第一型歐姆接觸層5
第二電極6第一電極7
擴展電極8。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖及具體實施例對本發(fā)明做詳細描述。
[0016]請參閱圖1及圖2所述，本發(fā)明揭示的一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構，在芯片周圍設置與第一電極7相連接的第一型擴展電極8，第一型擴展電極8與第一電極7設置于第一型歐姆接觸層5之上，通過電極隔離層4隔離第一電極7、第一型擴展電極8與外延結構3的連接;第一型歐姆接觸層5置于第一型導電層31之上，且通過電極隔離層4隔離第一型歐姆接觸層5與外延結構3的連接。
[0017]所述第一型歐姆接觸層5采用GaN材料。所述第一型歐姆接觸層5采用高摻雜。所述電極隔離層4采用AlN材料。
[0018]具體為:襯底I上形成緩沖層2(A1N)，緩沖層2上形成外延結構3，本實施例中，外延結構3包括第一型導電層31(n-AlGaN)、有源區(qū)32、電子阻擋層33(p-AlGaN)、第二型限制層34(p-AlGaN)和第二型導電層35(p-AlGaN)，第一型導電層31形成在緩沖層2上，在第一型導電層31上形成有源區(qū)32，在有源區(qū)32上形成電子阻擋層33，在電子阻擋層33上形成第二型限制層34，在第二型限制層34上形成第二型導電層35。
[0019]第二型導電層35上設置第二電極6，外延結構3周緣設置第一型歐姆接觸層6(nn-GaN)，第一型歐姆接觸層6與外延結構3的第一型導電層31接觸，第一型歐姆接觸層6上設置第一電極7和與第一電極7連接的第一型擴展電極8，第一型擴展電極8包圍外延結構3。第一型歐姆接觸層6與外延結構3之間、第一電極7與外延結構3之間以及第一型擴展電極8與外延結構3之間設置隔離層4(A1N)。
[0020]本發(fā)明還公開一種紫外發(fā)光二極管的芯片結構制作方法，包括以下步驟:
一、如圖3所示，提供一外延襯底I，采用MOCVD在外延襯底I上依次形成緩沖層2、第一型導電層31(n-AlGaN)、有源層32、電子阻擋層33(p-AlGaN)、第二型限制層34及第二型導電層35;第一型導電層31、有源區(qū)32、電子阻擋層33、第二型限制層34和第二型導電層35構成外延結構3。
[0021]二、如圖4所示，在外延結構3表面的第二型導電層35上采用掩膜、光刻形成第一電極及擴展電極制作區(qū)域。
[0022]三、采用ICP蝕刻第一電極及擴展電極制作區(qū)域，深度至第一型導電層31的中間厚度位置。
[0023]四、如圖5所示，處理干凈外延片，再置于PVD蒸鍍，在第二型導電層35、外延層側面形成AlN電極隔離層4。
[0024]五、外延片再置于MOCVD 二次外延生長nn-GaN材料于第一電極及擴展電極制作區(qū)域形成第一型歐姆接觸層5。
[0025]六、采用掩膜光刻及帶元素探測的ICP蝕刻技術，去除第二型導電層35上的AlN材料及nn-GaN，露出第二型導電層35。
[0026]七、在第二型導電層35上形成ITO透明導電層。
[0027]八、在同時在ITO透明導電層上形成第二電極6;在第一電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層5上形成第一電極7;在擴展電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層5上形成擴展電極8。
[0028]本發(fā)明通過二次外延在常規(guī)的外延結構設計第一型歐姆接觸層nn-GaN置于第一電極和第一型擴展電極之下;通過采用AlN電極隔離層隔離第一型歐姆接觸層nn-GaN與外延結構的連接。外延結構周圍設計一圈第一型擴展電極且與第一電極相連接，電極設置于第一型歐姆接觸層nn-GaN之上，且通過采用AlN電極隔離層隔離第一電極和第一型擴展電極與外延結構的連接。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種深紫外發(fā)光二極管的芯片結構，其特征在于:在芯片周圍設置與第一電極相連接的第一型擴展電極，第一型擴展電極與第一電極設置于第一型歐姆接觸層之上，通過電極隔離層隔離第一電極、第一型擴展電極與外延結構的連接;第一型歐姆接觸層置于第一型導電層之上，且通過電極隔離層隔離第一型歐姆接觸層與外延結構的連接。2.如權利要求1所述的一種紫外發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一型歐姆接觸層采用GaN材料。3.如權利要求1所述的一種紫外發(fā)光二極管，其特征在于:進一步，所述電極隔離層采用AlN材料。4.一種紫外發(fā)光二極管的芯片結構制作方法，其特征在于:包括以下步驟: 一、提供一外延襯底，采用MOCVD在外延襯底上依次形成緩沖層、第一型導電層、有源層、電子阻擋層、第二型限制層及第二型導電層； 二、在外延表面的第二型導電層上采用掩膜、光刻形成第一電極及擴展電極制作區(qū)域； 三、采用ICP蝕刻第一電極及擴展電極制作區(qū)域，深度至第一型導電層的中間厚度位置； 四、處理干凈外延片，再置于PVD蒸鍍，在第二型導電層、外延層側面形成AlN電極隔離層； 五、外延片再置于MOCVD二次外延生長nn-GaN材料于第一電極及擴展電極制作區(qū)域形成第一型歐姆接觸層； 六、采用掩膜光刻，及帶元素探測的ICP蝕刻技術，去除第二型導電層上的AlN材料及nn-GaN，露出第二型導電層； 七、在第二型導電層上形成ITO透明導電層； 八、在同時在ITO透明導電層上形成第二電極;在第一電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層上形成第一電極;在擴展電極制作區(qū)域的第一型歐姆接觸層上形成擴展電極。
【文檔編號】H01L33/14GK106025007SQ201610557362
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】林志偉, 陳凱軒, 張永, 卓祥景, 姜偉, 汪洋, 童吉楚, 方天足
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司