[发明专利]一种深紫外发光二极管的芯片结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种深紫外发光二极管的芯片结构及其制作方法。

背景技术

随着发光二极管技术的迅猛发展，深紫外发光二极管成为发光二极管发展的另一大热门。深紫外发光二极管在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。深紫外波长范围介于100-280纳米，采用AlGaN材料当有源区材料是实现深紫外LED器件产品的最佳选择。

在深紫外发光二极管技术发展过程，由于深紫外发光二极管主要由AlGaN、AlN等三五族化合物构成，获得较好晶体质量的外延生长具有较大难度。因此，研究初期主要集中在外延材料生长工艺研究。发展至今，外延材料生长已能制备出晶体质量较好的AlGaN、AlN等三五族化合物。但在深紫外外延过程发现不仅P型掺杂的并入效率低，N型掺杂的并入效率也不高，由于深紫外LED器件采用同侧电极，所以N型电流扩展效果也不理想，导致深紫外发光二极管的工作电压较高且内量子效率低。

为了解决上述问题，改善发光二极管的N型扩展效果，提高深紫外发光二极管效率及降低工作电压，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外发光二极管的芯片结构及其制作方法，主要通过在芯片周围设置第一型扩展电极，且在第一型扩展电极及第一型电极下设置一层高掺的GaN材料的第一型欧姆接触层，使得第一型欧姆接触层与下面AlGaN材料构成的第一型导电层形成界面效应，提高扩展电极的电流扩展效果；有效降低深紫外发光二极管的工作电压，且提高内量子效率。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种深紫外发光二极管的芯片结构，在芯片周围设置与第一电极相连接的第一型扩展电极，第一型扩展电极与第一电极设置于第一型欧姆接触层之上，通过电极隔离层隔离第一电极、第一型扩展电极与外延结构的连接；第一型欧姆接触层置于第一型导电层之上，且通过电极隔离层隔离第一型欧姆接触层与外延结构的连接。

进一步，所述第一型欧姆接触层采用GaN材料。采用GaN材料能与含铝材料的第一型导电层n-AlGaN在界面上形成电流阻挡效应，有利于增强第一型扩展电极的电流扩展效果。

进一步，所述第一型欧姆接触层采用高掺杂。采用高掺杂的GaN材料容易与第一型扩展电极且与第一电极形成欧姆接触。

进一步，所述电极隔离层采用AlN材料。采用AlN材料对于后续二次外延高掺的GaN材料既保护了第一次的外延材料，又避免电极隔离层的分解对反应腔的污染。

一种紫外发光二极管的芯片结构制作方法，包括以下步骤：

一、提供一外延衬底，采用MOCVD在外延衬底上依次形成缓冲层、第一型导电层、有源层、电子阻挡层、第二型限制层、第二型导电层；

二、在外延表面的第二型导电层上采用掩膜、光刻形成第一电极及扩展电极制作区域；

三、采用ICP蚀刻第一电极及扩展电极制作区域，深度至第一型导电层的中间厚度位置；

四、处理干净外延片，再置于PVD蒸镀，在第二型导电层、外延层侧面形成AlN电极隔离层；

五、外延片再置于MOCVD二次外延生长n-GaN材料于第一电极及扩展电极制作区域形成第一型欧姆接触层；

六、采用掩膜光刻及带元素探测的ICP蚀刻技术，去除第二型导电层上的AlN材料及n-GaN，露出第二型导电层；

七、在第二型导电层上形成ITO透明导电层；

八、在同时在ITO透明导电层上形成第二电极；在第一电极制作区域的第一型欧姆接触层上形成第一电极；在扩展电极制作区域的第一型欧姆接触层上形成扩展电极。

本发明在Al含量高的AlGaN系的深紫外发光二极管中采用 GaN材料，n型掺杂能容易地获得高掺杂浓度。避免常规结构中n型欧姆接触层n-AlGaN为了获得高掺达到欧姆接触而导致的晶体质量变差。从而导致发光区的非辐射复合严重，有利于增加有源区的复合效率。在芯片周围设计第一型扩展电极且与第一电极相连接，底部与第一型欧姆接触层接触，且第一型欧姆接触层GaN底面与第一型导电层n-AlGaN接触，采用这种结构设计使n电极的电流能有效地扩展开，由于GaN材料与n-AlGaN材料阻抗不同引起的界面效应使得电流更容易在n-GaN材料层整面扩展开。