[发明专利]垂直紫外线发光装置及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月4日提交的申请号为62/046,005的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国专利申请为了所有目的在此引用作为参考，如同在本文充分地描述。

技术领域

本发明涉及垂直紫外线发光装置及其制造方法，更具体地，涉及能够发出紫外光和改善欧姆接触电阻特性的垂直紫外线发光装置及其制造方法。

背景技术

发光装置是无机半导体装置，其通过电子和空穴的复合来发射光。最近，发光装置已经以不同方式用于显示设备、车用灯具、通用照明设备、光纤通信设备等等。在这其中，发射紫外线的紫外线发光装置可以用于医疗领域中的紫外线固化、紫外线消毒等等，以及设备零部件等，也可以作为制造白光源的源。因此，紫外线发光装置可以以各种方式使用，其应用也已经得到扩展。

如同通用发光装置，紫外线发光装置具有位于n型半导体层和p型半导体层之间的有源层。在这种情况下，紫外线发光装置发出的光具有相对更短的峰值波长(峰值波长通常为400纳米或更短)。因为这个原因，在使用氮化物半导体制造紫外线发光装置的时候，如果n型和p型氮化物半导体层的带隙能量小于紫外光能量，那么会发生从有源层发射的紫外光被吸收进n型和p型氮化物半导体层的现象。结果，紫外线发光装置的发光效率会严重降低。

如上所述，为了防止紫外线发光装置的发光效率降低，在紫外线发光装置的有源层和氮化物半导体层受到紫外光照射的一侧中包含大约20％或更多的Al。在GaN的情况下，带隙在大约3.4eV下吸收的波长大约为280纳米或者更长，因此GaN基本上包括Al。通常，在使用氮化物半导体制造340纳米或更少的紫外线发光装置的时候，使用具有20％或更多Al的AlGaN。

但是，当通过增加Al含量增加带隙以阻止紫外线被吸收进半导体层的时候，价带的能级降低，因此功函数增加，这样会发生欧姆接触电阻增加的副作用。

尤其是，波长越短，Al含量越高。随着Al含量的增加，欧姆接触电阻会增加，因此紫外线发光装置的光量会减少，装置的激励电压会增加，这会成为降低墙装插头效率的一个因素。

进一步来说，在制造垂直发光装置的情况下，当移除蓝宝石衬底暴露n型半导体，然后接触n电极时，考虑到半导体的晶体结构特性，n电极不接触Ga面，但是接触N面。因此，隧道效应减轻，欧姆接触电阻会增加的更多。对于可见光发光装置，上述的问题无关紧要，但是如果Al含量增加，欧姆接触电阻是极高的，这样墙装插头效率会显著降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供紫外线发光装置及其制造方法，能够改善减少光量的因素，阻止因在制造紫外线发光装置时Al含量增加所引起的来自接触层的电特性。

根据本发明示例性的实施例，提供了垂直紫外线发光装置，包括：包括A1的p型半导体层；设置在p型半导体层上且包括Al的有源层；设置在有源层上且包括Al的n型半导体层；设置在n型半导体层上且掺杂有n型的金属接触层；以及形成在金属接触层上的衬垫，其中金属接触层具有比n型半导体层的Al含量低的Al含量。

金属接触层的Al含量可以从n型半导体层向衬垫减少，金属接触层与衬垫接触的部分的Al含量可以是0％，并且金属接触层内Al含量最高的区域可以等于或小于n型半导体层的Al含量。

金属接触层的一个表面的表面可以形成有粗糙度，并且衬垫可以在形成有粗糙度的表面上形成。

金属接触层可以在n型半导体层的上部区域的一部分上形成，并且垂直紫外线发光装置还可以包括：置于金属接触层和n型半导体层之间的反射层。

反射层可以包括超晶格层，在超晶格层中具有不同折射率的各层交替堆叠，并且反射层可以由单层构成，所述单层的折射率比相邻层的折射率更低。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于制造垂直紫外线发光装置的方法，包括：在衬底上形成掺有n型的金属接触层；在金属接触层上形成包括Al的n型半导体层；在n型半导体层上形成包括Al的有源层；在有源层上形成包括Al的p型半导体层；将衬底从金属接触层分离；以及在金属接触层的衬底从其上分离的表面上形成衬垫。

该方法还可以包括：对金属接触层的衬底从其上分离的表面进行湿法蚀刻来形成粗糙度，其中衬垫可以在形成粗糙度的表面上形成。

该方法还可以包括：对金属接触层的形成衬垫的表面进行湿法蚀刻以形成粗糙度。

该方法还可以包括：对金属接触层的衬底从其上分离的表面的某个区域进行湿法蚀刻来形成粗糙度，其中衬垫可以在未形成粗糙度的另一区域中形成。